Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft eine Ultraviolett-Bestrahlungsvorrichtung, welche zum Kleben eines zu
behandelnden Gegenstandes durch UV-Strahlen, welcher häufig Veränderungen unterliegt, wie
Verformungen, Farbveränderungen durch Wärme und dergleichen, oder zum Aushärten von Tinte und
dergleichen verwendet wird, wobei unter dem vorstehend beschriebenen Gegenstand Kunststoff,
wärmeempfindliches Papier, Flüssigkristall und dergleichen zu verstehen sind.
Stand der Technik
-
Herkömmlicherweise ist als Ultraviolett-Bestrahlungsvorrichtung, welche unnötige Strahlung in
dem sichtbaren Bereich oder dem Infrarotbereich verringert und eine Aushärtung durchführen kann
indem Verformungen, Farbveränderungen und dergleichen des zu behandelnden Gegenstandes
unterdrückt werden, folgendes bekannt:
-
(1) eine Kombination einer stabförmigen Lampe, wie einer Quecksilber-Hochdrucklampe, einer
Metallhalogenlampe oder dergleichen, mit einem Kaltspiegel (einem Spiegel, welcher die Eigenschaften
aufweist, ultraviolettes Licht zu reflektieren und sichtbare Strahlen sowie insbesondere infrarotes
Licht durchzulassen oder zu absorbieren), oder
-
(2) eine Kombination der vorstehend beschriebenen stabförmigen Lampe mit dem Kaltspiegel sowie
einem Wärme-Refraktionsfilter vom Luftkühlungstyp oder Wasserkühlungstyp (einem Filter, welcher
die Eigenschaften aufweist, ultraviolettes Licht durchzulassen, sichtbare Strahlen zu reflektieren und
einen Teil des infraroten Lichtes zu absorbieren).
-
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung der Energie des Lichtes, welches von der vorstehend
bei (2) beschriebenen Ultraviolett-Bestrahlungsvorrichtung ausgestrahlt wird, bei welcher der Kaltspiegel
(2) mit dem Wärme-Refraktionsfilter (3) vom Luftkühlungstyp kombiniert ist. In der Darstellung weist
eine stabförmige Lampe 1 beispielsweise einen Röhrendurchmesser von 18 mm und eine
Eingangsleistung pro Einheitslänge von 240 W/cm auf. Die stabförmige Lampe 1 wird durch ein in der Zeichnung
nicht dargestelltes Mittel einer Luftkühlung unterzogen. Es bezeichnet ferner ein Bezugszeichen 1a den
Lichtbogenbereich der stabförmigen Lampe 1. Fig. 6 ist eine Querschnittsdarstellung, bei welcher die
stabförmige Lampe 1 durch eine zu ihrer Hauptachse (Längsachse) senkrechte Fläche geschnitten
wurde.
-
Ferner ist der rinnenartige Kaltspiegel 2 zur Hauptachse der stabförmigen Lampe 1 parallel
angeordnet. Der Kaltspiegel 2 besteht aus Glas oder dergleichen, welches mit einem aufgedampften
Film versehen ist, welches ultraviolettes Licht (UV-Licht) reflektiert, und welches sichtbare Strahlen
sowie infrarotes Licht durchlässt. Ein plattenartiger Wärme-Refraktionsfilter 3 besteht aus Glas, welches
ultraviolettes Licht durchlässt und infrarotes Licht mit einer Wellenlänge von größer/gleich 3 bis 4 um
nicht durchlässt. Man kann ferner den Wärme-Refraktionsfilter 3 auch aus Glas bilden, welches mit
einem aufgedampften Film versehen ist, welches ultraviolettes Licht durchlässt, und welches sichtbare
Strahlen reflektiert. Es bezeichnet ein Bezugszeichen W ein Werkstück, welches mit Strahlungslicht aus
einer Ultraviolett-Bestrahlungsvorrichtung bestrahlt wird, die aus den vorstehend beschriebenen Teilen
besteht, und auf welches Tinte oder dergleichen aufgetragen wurde.
-
Wie in der Zeichnung dargestellt, fällt ein Teil des Lichtes, welches von dem Lichtbogenbereich
1a der stabförmigen Lampe 1 ausgestrahlt wird, in den Kaltspiegel 2 ein, während der verbleibende Teil
hiervon in den Wärme-Refraktionsfilter 3 einfällt. Ferner wird von der Oberfläche der stabförmigen
Lampe 1 infrarotes Licht ausgestrahlt, weil sie eine hohe Temperatur aufweist, wobei ein Teil dieses
infraroten Lichtes in den Kaltspiegel 2 und der verbleibende Teil hiervon in den Wärme-Refraktionsfilter
3 einfällt.
-
Von dem in den Kaltspiegel 2 einfallenden Licht gehen ein Teil der sichtbaren Strahlen sowie
des infraroten Lichtes durch den Kaltspiegel 2 hindurch, und ultraviolettes Licht (einschließlich eines
Teils der sichtbaren Strahlen sowie des infraroten Lichtes) wird vom Kaltspiegel 2 reflektiert und fällt in
den Wärme-Refraktionsfilter 3 ein. Ferner wird von dem Licht, welches von der stabförmigen Lampe 1
ausgestrahlt wurde, und welches unmittelbar in den Wärme-Refraktionsfilter 3 einfällt, ein Teil der
sichtbaren Strahlen von dem Wärme-Refraktionsfilter 3 reflektiert. Das Werkstück W wird deshalb, wie
in der Zeichnung dargestellt, mit dem ultravioletten Licht, einem Teil der sichtbaren Strahlen sowie
einem Teil des infraroten Lichtes bestrahlt.
-
Hierbei ist das Licht, welches von dem auf das Werkstück W ausgestrahlte Licht zur Aushärtung
der auf dem Werkstück aufgetragenen Tinte oder dergleichen beiträgt, ultraviolettes Licht. Die
sichtbaren Strahlen und das infrarote Licht erhöhen zwar die Werkstücktemperatur, tragen jedoch zur
Aushärtung der auf dem Werkstück aufgetragenen Tinte oder dergleichen nicht bei. Es ist deshalb
erwünscht, als Ultraviolett-Bestrahlungsvorrichtung, welche für eine Behandlung eines Werkstücks
verwendet wird, welches häufig Veränderungen unterliegt, wie Verformungen, Farbveränderungen durch
Wärme und der gleichen, eine Ultraviolett-Bestrahlungsvorrichtung zu verwenden, bei welcher das
Verhältnis von infrarotem Licht zusammen mit der sichtbaren Strahlung zur gesamten
Bestrahlungsenergie des Werkstücks niedrig ist und das Verhältnis des ultravioletten Lichtes zur gesamten
Bestrahlungsenergie des Werkstücks hoch ist.
-
Bei der in Fig. 6 gezeigten Ultraviolett-Bestrahlungsvorrichtung ist der Effekt, die
Infrarotstrahlung zu verringern, gering. Im Fall der Verwendung der vorstehend beschriebenen Quecksilber-
Hochdrucklampe mit einem Röhrendurchmesser von 18 mm und einer Eingangsleistung pro
Einheitslänge von 240 W/em liegt hierbei ein Verhältnis B/A bei ca. 0,69, wobei mit A die Lichtenergie mit
Wellenlängen von kleiner/ gleich 250 nm bezeichnet wird, welche Energie des Gesamtlichtes genannt
wird. Mit B wird die Lichtenergie mit Wellenlängen von 250 nm bis 400 nm bezeichnet, die Energie
des ultravioletten Lichtes genannt wird, (ideal ist es, wenn B/A = 1 ist).
-
Ferner liegt bei der in Fig. 6 gezeigten Anordnung im Fall einer Nichtverwendung des Wärme-
Refraktionsfilters 3 (bei der vorstehend bei (1) beschriebenen Anordnung) das Verhältnis B/A bei ca.
0,47 (im Fall einer Lampeneingangsleistung von 240 W/cm).
-
Andererseits ist bei der Kombination des Kaltspiegels mit dem Wärme-Refraktionsfilter vom
Wasserkühlungstyp unter den vorstehend bei (2) beschriebenen Anordnungen der Effekt der
Verringerung der sichtbaren Strahlen klein, auch das Verhältnis B/A liegt bei demselben Wert wie bei dem
vorstehend beschriebenen Wert liegt. Ferner ist es ein Nachteil, dass hierbei zusätzlicher Raum für die
Rohrleitung sowie Einrichtungen zur Wasserversorgung zum Zweck der Wasserkühlung benötigt wird,
weil ein Wärme-Refraktionsfilter vom Wasserkühlungstyp verwendet wird.
-
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist bei den vorstehend bei (1) und (2) beschriebenen
Vorrichtungen in jedem Fall der Effekt der Verringerung der Infrarotstrahlung von kleiner/gleich 3 bis 4 um
gering. Hierbei sind für ein Werkstück, welches eine UV-Dosis (Integral-Bestrahlungsdichte des
ultravioletten Lichtes) einer vorgegebenen konstanten Mindestmenge benötigt, eine Maßnahme, wie eine
Kühlung des zu behandelnden Gegenstandes, oder ähnliche Maßnahmen erforderlich, um eine
Überhitzung zu verhindern.
-
Wenn beispielsweise auf einem dünnen Kunststofffilm mit Tinte, welche durch ultraviolette
Strahlen getrocknet wird, Bilder/Buchstaben gedruckt und getrocknet werden, entstehen im Film Falten
und dergleichen, wenn der Film überhitzt wird. Herkömmlicherweise wurde deshalb ein
Kühlungsmittel angeordnet und die Bestrahlung mit den ultravioletten Strahlen unter Kühlung des Films
durchgeführt, wenn das vorstehend beschriebene Werkstück behandelt wurde, welches häufig Veränderungen
unterliegt, wie Verformungen, Farbveränderungen durch Wärme und dergleichen.
-
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels der Anordnung einer Ultraviolett-
Bestrahlungsvorrichtung, bei welcher das vorstehend beschriebene Kühlungsmittel angeordnet ist. In der
Darstellung ist das Werkstück W beispielsweise ein dünner Kunststoffilm oder dergleichen, die
Ultraviolett-Bestrahlungsvorrichtungen 11, 11' weisen jeweils eine Quecksilber-Hochdrucklampe, einen
Kaltspiegel sowie einen Wärme-Refraktionsfilter auf, und eine Drehtrommel 12 ist vorhanden, die die
Rotationsachse 13 dreht, wenn das Werkstück W in Pfeilrichtung in der Fig. 7 fortschreitet. Ferner ist die
Drehtrommel 12 rohrartig ausgebildet, und Wasser wird ins Innere der Drehtrommel 12 eingeleitet, um
sie zu kühlen. Durch die vorstehend beschriebene Anordnung kann man eine Überhitzung des
Werkstücks W durch das von den Ultraviolett-Bestrahlungsvorrichtungen 11, 11' ausgestrahlte Licht
verhindern.
-
Wie vorstehend beschrieben wurde, wurde bei der herkömmlichen Ultraviolett-
Bestrahlungsvorrichtung als nachteilig angesehen, dass die Verringerung der Infrarotstrahlung von
kleiner/gleich 3 bis 4 um gering ist. Es ist dann erforderlich, ein Kühlmittel anzuordnen und das Werkstück
unter Kühlung zu behandeln, wenn ein Werkstück behandelt wird, welches häufig wärmebedingten
Veränderungen unterliegt; wie Verformungen, Farbveränderungen und dergleichen.
-
Im Fall, dass als das vorstehend beschriebene Kühlmittel beispielsweise das in Fig. 7 gezeigte
Kühlmittel angeordnet wird, wird eine Drehtrommel 12 vom Wasserkühlungstyp mit einer
komplizierten Anordnung angeordnet. Man muss dabei ein Wasserzuleitungsrohr sowie ein Abflußrohr für die
vorstehend beschriebene Drehtrommel 12 anordnen, was eine Erhöhung der Anlagekosten sowie der
Betriebskosten verursacht.
-
US-A 5150253 offenbart einen reflektierenden Spiegel, an welchem eine Kühleinheit befestigt
ist.
Zusammenfassung der Erfindung
-
Um die vorstehend beschriebenen Nachteile beim Stand der Technik zu beheben, liegt der
Erfindung vor allem die Aufgabe zugrunde, eine Ultraviolett-Bestrahlungsvorrichtung anzugeben, bei
welcher unter Verwendung eines einfachen optischen Systems der Wert (Strahlungsenergie des
ultravioletten Lichtes)/(Strahlungsenergie des Gesamtlichtes) effektiv vergrößert werden kann, und bei
welcher ein Werkstück, welches häufig wärmebedingten Veränderungen unterliegt, wie Verformungen,
Farbveränderungen und dergleichen, ohne Verwendung eines Kühlmittels behandelt werden kann.
-
Bei den vorstehend beschriebenen herkömmlichen Beispielen ist es denkbar, dass das
Verhältnis der Strahlungsenergie des ultravioletten Lichtes zu der Strahlungsenergie des Gesamtlichtes deshalb
abgesunken ist, weil ein Teil des von der stabförmigen Lampe 1 ausgestrahlten Lichtes unmittelbar auf
das Werkstück W ausgestrahlt wird (in dem vorstehend beschriebenen Fall (1)), oder weil ein Teil des
von der stabförmigen Lampe 1 ausgestrahlten Lichtes unmittelbar in den Wärme-Refraktionsfilter 3
einfällt, und weil nur das Licht, welches durch den Wärme-Refraktionsfilter 3 hindurchging, auf das
Werkstück W ausgestrahlt wird (im vorstehend beschriebenen Fall (2)).
-
Wenn man daher das von der stabförmigen Lampe 1 ausgestrahlte Licht sowie das von dem
Kaltspiegel 2 reflektierte Licht in einen zusätzlich angeordneten Kaltspiegel einfallen lässt, und wenn das
Werkstück W mit dem von diesem zusätzlichen Kaltspiegel reflektierten Licht bestrahlt wird, oder wenn
die Bestrahlung des Werkstücks W über den Wärme-Refraktionsfilter 3 durchgeführt wird, kann man
den Wert (Strahlungsenergie des ultravioletten Lichtes)/(Strahlungsenergie des Gesamtlichtes) erhöhen.
-
Ferner kann man durch die Maßnahme, bei welcher die stabförmige Lampe 1 dadurch durch
Lufteinblasen gekühlt wird, dass durch eine Lüftungsöffnung, welche im Kaltspiegel 2 angeordnet ist,
der stabförmigen Lampe 1 Kühlluft eingeblasen wird, eine Kühlung mit einer kleineren Luftmenge
durchführen als im Fall einer Kühlung durch Ausblasen der Luft, wobei die stabförmige Lampe 1 durch
Ansaugen der Luft durch Lüftungsöffnungen gekühlt wird. Ferner wird im Fall der Kühlung durch Lufteinblasen
auch eine Kühlung des vorstehend beschriebenen zusätzlich angeordneten Kaltspiegels
ermöglicht, wodurch die Temperaturerhöhung dieses Kaltspiegels unterdrückt werden kann.
-
Darüber hinaus wird eine Kostenreduzierung erzielt, wenn der Kaltspiegel sowie der Wärme-
Refraktionsfilter plattenartig geformt werden.
-
Die vorstehend beschriebene Aufgabe wird aufgrund des vorstehend beschriebenen
Sachverhaltes erfindungsgemäß dadurch gelöst,
-
(1) dass eine stabförmige Lampe, ein erster rinnenartiger Kaltspiegel, welcher zur Richtung der
Hauptachse der stabförmigen Lampe parallel angeordnet ist, und welcher einen Teil des Strahlungslichtes
aus der stabförmigen Lampe reflektiert, sowie zumindest ein zweiter Kaltspiegel angeordnet wird,
der den anderen Teil des Strahlungslichtes aus der stabförmigen Lampe sowie das Reflexionslicht
des ersten Kaltspiegels reflektiert, und dass die ersten und zweiten Kaltspiegel in der Weise
angeordnet sind, dass von dem Licht, welches von der stabförmigen Lampe ausgestrahlt und vom ersten
Kaltspiegel reflektiert wurde, und vom Licht, das von der stabförmigen Lampe ausgestrahlt wurde,
nur das vom zweiten Kaltspiegel reflektierte Licht auf einen zu behandelnden Gegenstand
ausgestrahlt wird,
-
(2) ferner dadurch, dass es eine stabförmige Lampe gibt, einen ersten rinnenartigen Kaltspiegel, welcher
zu der Richtung der Hauptachse der stabförmigen Lampe parallel angeordnet ist, und welcher
einen Teil von Strahlungslichtes aus der stabförmigen Lampe reflektiert, ein zweiter Kaltspiegel, der
den anderen Teil des Strahlungslichtes aus der stabförmigen Lampe sowie das Reflexionslicht des
ersten Kaltspiegels reflektiert, sowie ein Wärme-Refraktionsfilter angeordnet sind, welcher das von
dem vorstehend beschriebenen zweiten Kaltspiegel reflektierte Licht durchlässt, und dass die
vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Kaltspiegel sowie der Wärme-Refraktionsfilter in der
Weise angeordnet werden, dass von dem Licht, welches von der vorstehend beschriebenen
stabförmigen Lampe ausgestrahlt und von dem ersten Kaltspiegel reflektiert wurde, und von dem Licht,
das von der stabförmigen Lampe ausgestrahlt wurde, nur das Licht auf einen zu behandelnden
Gegenstand ausgestrahlt wird, welches von dem zweiten Kaltspiegel reflektiert und von dem
vorstehend beschriebenen Wärme-Refraktionsfilter durchgelassen wurde,
-
(3) dadurch, dass bei der vorstehend bei (2) beschriebenen Vorrichtung der vorstehend beschriebene
Wärme-Refraktionsfilter plattenartig ist,
-
(4) dadurch, dass bei den vorstehend bei (1), (2) und (3) beschriebenen Vorrichtungen der vorstehend
beschriebene zweite Kaltspiegel plattenartig ist,
-
(5) durch die Tatsache, dass bei den vorstehend bei (1), (2), (3) und (4) beschriebenen Vorrichtungen
durch zumindest eine Lüftungsöffnung, welche in dem vorstehend beschriebenen ersten Kaltspiegel
angeordnet ist, der stabförmigen Lampe Kühlluft eingeblasen wird, dass die vorstehend
beschriebene stabförmige Lampe mit hohem Wirkungsgrad gekühlt wird, und dass zugleich auch der
vorstehend beschriebene zweite Kaltspiegel gekühlt wird.
-
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann man durch eine vorstehend bei (1) bis (5)
beschriebene Anordnung den Wert von (Strahlungsenergie des ultravioletten Lichtes)/(Strahlungsenergie des
Gesamtlichtes) vergrößern und ein Werkstück, welches häufig wärmebedingten Veränderungen
unterliegt, wie Verformungen, Farbveränderungen dergleichen, ohne Anordnung eines Kühlungsmittels mit
einer komplizierten Anordnung behandeln.
-
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus
der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen deutlich, die nur zum
Zweck der Veranschaulichung verschiedene Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
-
Fig. 2 zeigt eine graphische Darstellung eines Beispiels des spektralen Reflexionsgrades des
rinnenartigen Kaltspiegels;
-
Fig. 3 zeigt eine graphische Darstellung eines Beispiels des spektralen Durchlassgrades des
plattenartigen Wärme-Refraktionsfilters;
-
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Vergleiches von relativen Werten der
Bestrahlungsenergie bei festgelegten Bestrahlungsbedingungen;
-
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
-
Fig. 6 zeigt schematisch einen Querschnitt einer herkömmlichen Ultraviolett-
Bestrahlungsvorrichtung und zeigt die Energie des daraus ausgestrahlten Lichtes; und
-
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels der Anordnung einer Ultraviolett-
Bestrahlungsvorrichtung, welche mit einer Vorrichtung zur Wasserkühlung versehen ist.
Ausführliche Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
-
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung unter
Verwendung eines rinnenförmigen Kaltspiegels 2, eines plattenartigen Wärme-Refraktionsfilters 3 und
zweier plattenartiger Kaltspiegel 4, 5. In der Zeichnung wird eine Ultraviolett-Bestrahlungsvorrichtung
10 gezeigt, welche einen käfigartigen Körper 10 aufweist, innerhalb dessen eine stabförmige Lampe 1,
wie beispielsweise eine Quecksilber-Hochdrucklampe, eine Metallhalogenlampe oder dergleichen,
vorgesehen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine röhrenförmige Lampe mit einem
Durchmesser von kleiner/gleich 18 mm verwendet, welche unter Verwendung einer Eingangsleistung von
größer/gleich 240 W/cm durch Lufteinblasen in der Richtung der Hauptachse gekühlt wird.
-
Der Grund für die Kühlung der Quecksilber-Hochdrucklampe 1 durch Lufteinblasen liegt darin,
dass eine Kühlung mit weniger Luft durchgeführt werden kann als im Fall einer Kühlung durch
Luftausblasen (ungefähr kleiner/gleich die Hälfte). Ferner wird im Fall der Kühlung durch Lufteinblasen
ermöglicht, auch die plattenartigen Kaltspiegel 4, 5 zu kühlen, welche nachstehend beschrieben werden. Eine
Temperaturerhöhung der Kaltspiegel 4, 5 kann daher unterdrückt werden.
-
Zwischen dem rinnenartigen Kaltspiegel 2 und dem käfigartigen Körper 10 der Ultraviolett-
Bestrahlungsvorrichtung wird Kühlluft zugeführt, welche fließt, wie durch die geradlinigen Pfeile mit der
Beschriftung "Kühlluft" in der Zeichnung gezeigt wird. Der rinnenartige Kaltspiegel 2 wird durch die
vorstehend beschriebene Kühlluft gekühlt. Die stabförmige Lampe 1 wird durch Kühlluft gekühlt,
welche vom oberen Teil des rinnenartigen Kaltspiegels 2 her zugeführt wird, und welche in Richtung der in
der Zeichnung durch gekrümmte, durchgezogene Linien dargestellten Pfeile fließt. Ferner sind im
plattenartigen Kaltspiegel 5 Durchgangsöffnungen 5a für Kühlluft angeordnet. Die Kühlluft, welche die
stabförmige Lampe 1 gekühlt hat, wird durch die Durchgangsöffnungen 5a sowie durch einen Spalt
zwischen den plattenartigen Kaltspiegeln 4, 5 in den Raum zwischen den Rückseiten der plattenartigen
Kaltspiegel 4, 5 und dem käfigartigen Körper 10 der Ultraviolett-Bestrahlungsvorrichtung abgeführt. Die
Luft, die die stabförmige Lampe 1 gekühlt hat, wird zusammen mit dem Kühlluft-Strom, der durch die
"Kühlluft"-Pfeile dargestellt wird, nach außen abgeführt.
-
Zusätzlich wird eine Platte zum Abschirmen des Lichtes S1 mit einer Durchlassöffnung h1 für
Kühlluft versehen. Der Wärme-Refraktionsfilter 3 wird durch Kühlluft gekühlt, welche durch die
Öffnung h1 fließt, so dass er bei kleiner/gleich 200ºC gehalten wird.
-
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung eines Beispiels des spektralen Reflexionsgrades des
rinnenartigen Kaltspiegels 2. Der rinnenartige Kaltspiegel 2 reflektiert ultraviolettes Licht mit Wellenlängen
von ca. 200 nm bis 500 nm und lässt sichtbare Strahlen sowie infrarotes Licht durch, wie in der
Zeichnung dargestellt wird. Ferner weisen die plattenartigen Kaltspiegel 4, S dieselbe Eigenschaft wie den
spektralen Reflexionsgrad des rinnenartigen Kaltspiegels 2 auf.
-
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung eines Beispiels des spektralen Durchlassgrades des
plattenartigen Wärme-Refraktionsfilters 3. Wie gezeigt, lässt der Filter 3 ultraviolettes Licht mit
Wellenlängen von ca. 200 nm bis 450 nm durch, reflektiert aber sichtbare Strahlen mit ca. 450 nm bis 600 nm.
-
In Fig. 1 fällt ein Teil des aus der stabförmigen Lampe 1 ausgestrahlten Lichtes in den
rinnenartigen Kaltspiegel 2 ein, während der restliche Teil hiervon in die plattenartigen Kaltspiegel 4, 5 einfällt.
Von dein Licht, welches in den rinnenartigen Kaltspiegel 2 eingefallen ist, gehen ein Teil der sichtbaren
Strahlen sowie des infraroten Lichtes durch den rinnenartigen Kaltspiegel 2 hindurch, wie vorstehend
beschrieben wurde, und das ultraviolette Licht (einschließlich eines Teiles der sichtbaren Strahlen und
des infraroten Lichtes) wird von dem rinnenartigen Kaltspiegel 2 reflektiert und fällt in die plattenartigen
Kaltspiegel 4, 5 ein. Das dadurch reflektierte Licht fällt ferner in den Wärme-Refraktionsfilter 3 ein,
wodurch ein Teil der sichtbaren Strahlen reflektiert wird, und das restliche Licht fällt auf das Werkstück W.
-
Andererseits gehen von dem Licht, welches von der stabförmigen Lampe 1 ausgestrahlt wurde,
und welches unmittelbar in die Kaltspiegel 4, 5 eingefallen ist, ein Teil der sichtbaren Strahlen und des
infraroten Lichtes durch die Kaltspiegel 4, 5 hindurch, und das ultraviolette Licht (einschließlich eines
Teils der sichtbaren Strahlen und des infraroten Lichtes) wird von den plattenartigen Kaltspiegeln 4, 5
reflektiert. Das von den plattenartigen Kaltspiegeln 4, 5 reflektierte UV-Licht (einschließlich eines Teils
der sichtbaren Strahlen und des infraroten Lichtes) fällt ferner in den Wärme-Refraktionsfilter 3 ein,
von welchem ein Teil der sichtbaren Strahlen reflektiert wird, und das restliche Licht fällt auf das
Werkstück W.
-
Der rinnenartige Kaltspiegel 2 sowie die plattenartigen Kaltspiegel 4, 5 weisen beispielsweise
den in Fig. 2 gezeigten spektralen Reflexionsgrad auf. Ferner weist der Wärme-Refraktionsfilter 3
beispielsweise den in Fig. 3 gezeigten spektralen Durchlassgrad auf.
-
Durch die vorstehend beschriebene Anordnung kann deshalb der IR-Lichtbestandteil sowie der
Bestandteil der sichtbaren Strahlen des das Werkstück W bestrahlenden Lichtes in hohem Maß
verringert werden. Das heißt, bei diesem Ausführungsbeispiel kann man den IR-Licht-Bestandteil sowie den
Bestandteil der sichtbaren Strahlen des das Werkstück W bestrahlenden Lichtes verringern und das
vorstehend beschriebene Verhältnis B/A vergrößern, weil das von der stabförmigen Lampe 1 ausgestrahlte
Licht nicht unmittelbar durch den Wärme-Refraktionsfilter 3 hindurch auf das Werkstück W ausgestrahlt
wird. Ferner kann man dadurch, dass der Wäme-Refraktionsfilter 3 sowie die Kaltspiegel 4, 5
plattenartig gebildet werden, jedes hiervon mit geringen Kosten herstellen.
-
Fig. 4 ist eine Tabelle des vorstehend beschriebenen Verhältnisses B/A jeweils in den folgenden
Fällen:
-
(1) im Fall einer Verwendung des rinnenartigen Kaltspiegels sowie des plattenartigen
Wärme-Refraktionsfilters für die in Fig. 6 gezeigte herkömmliche Ultraviolett-Bestrahlungsvorrichtung;
-
(2) im Fall einer Verwendung nur des rinnenartigen Kaltspiegels in Fig. 6,
-
(3) im Fall einer Verwendung des rinnenartigen Kaltspiegels, der plattenartigen Kaltspiegel sowie des
plattenartigen Wärme-Refraktionsfilters, wie vorstehend beschrieben wurde,
-
(4) im Fall einer Verwendung nur des rinnenartigen Kaltspielgels sowie der plattenartigen Kaltspiegel in
Fig. 1.
-
In den in Fig. 4 gezeigten Fällen liegt die Eingangsleistung pro Einheitslänge der Lampe bei 240
W/cm. Das Verhältnis B/A wurde unter Verwendung der Gesamtenergie des Lichtes mit einer
Wellenlänge von 250 nm bis ca als A sowie unter Verwendung der Lichtenergie mit einer Wellenlänge von 250
nm bis 400 nm als B ermittelt. Wie in der Darstellung veranschaulicht wird, lag das Verhältnis B/A in
dem vorstehend beschriebenen Fall (1) bei 0,69 und in dem vorstehend beschriebenen Fall (2) bei
0,47. Andererseits lag das Verhältnis B/A für dieses Ausführungsbeispiel im Fall (3) bei 0,78 und im Fall
(4) bei 0,60. Das heißt, bei diesem Ausführungsbeispiel (im vorstehend beschriebenen Fall (3)) konnte
man das Verhältnis B/A im Vergleich zu dem herkömmlichen Fall der Verwendung des rinnenartigen
Kaltspiegels sowie des plattenartigen Wärme-Refraktionsfilters (im vorstehend beschriebenen Fall (1))
um ca. 13% erhöhen. Ferner konnte man bei diesem Ausführungsbeispiel im Fall der Verwendung nur
des rinnenartigen Kaltspiegels und des plattenartigen Kaltspiegels (in dem vorstehend beschriebenen
Fall (4)) das Verhältnis B/A im Vergleich zu dem herkömmlichen Fall der Verwendung des rinnenartigen
Kaltspiegels (in dem vorstehend beschriebenen Fall (2)) um ca. 28% erhöhen.
-
Wie vorstehend beschrieben wurde, wurde das Verhältnis B/A bei diesem Ausführungsbeispiel
im Vergleich zu dem herkömmlichen Beispiel erhöht, bei welchem die Lampeneingangsleistung gleich
groß wie bei diesem Ausführungsbeispiel ist. Dadurch kann die Emission der sichtbaren Strahlen sowie
insbesondere des Lichtes im Infrarotbereich verringert werden. Es wird daher möglich, ein Werkstück,
welches häufig wärmebedingten Veränderungen unterliegt, wie Verformungen, Farbveränderungen und
dergleichen, ohne Verwendung eines Kühlungsmittels für das Werkstück zu behandeln.
-
Ferner wurde durch die Kühlung durch Lufteinblasen eine Kühlung der Lampe mit hohem
Wirkungsgrad ermöglicht, wodurch eine Vervielfachung der Lampeneingangsleistung ermöglicht wurde.
Dadurch wird auf ein Werkstück mit einer relativ guten Wärmebeständigkeit kein negativer thermischer
Einfluß ausgeübt, selbst wenn entsprechend dem Maß der erzielten Verringerung der Emission von
sichtbaren Strahlen sowie von infrarotem Licht die Lampeneingangsleistung erhöht wird. Es wird daher
möglich, ultraviolette Strahlen mit einer größeren Intensität auszustrahlen und die Behandlungsdauer zu
verkürzen.
-
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei
welchem ein Beispiel gezeigt wird, bei welchem drei plattenartige Kaltspiegel verwendet weiden. In
Fig. 5 sind dieselben Teile wie in Fig. 1 mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird zusätzlich ein plattenartiger Kaltspiegel 4' angeordnet, und
der untere Bereich des plattenartigen Kaltspiegels 5 ist offen und in diesem Bereich mit einer Platte zum
Abschirmen des Lichtes S2 versehen. Ferner wird ein Öffnungsteil des rinnenartigen Kaltspiegels 2 in
geringem Maß nach oben gerichtet. Ferner wird, wie in Fig. 1, zwischen dem rinnenartigen Kaltspiegel
2 und dem käfigartigen Körper 10 der Ultraviolett-Bestrahlungsvorrichtung Kühlluft zugeführt, welche in
Richtung des in der Zeichnung fett dargestellten Pfeils mit der Beschriftung "Kühlluft" fließt, und der
rinnenartige Kaltspiegel 2 wird durch diese Kühlluft gekühlt. Die stabförmige Lampe 1 wird durch
Kühlluft gekühlt, welche vom oberen Teil des rinnenartigen Kaltspiegels 2 her zugeführt wird, und weh
che in Richtung der in der Zeichnung durch gekrümmte, durchgezogene Linien dargestellten Pfeile
fließt.
-
Die Kühlluft, welche die stabförmige Lampe 1 gekühlt hat, wird aus einer Öffnung im unteren
Bereich des plattenartigen I< altspiegels 5 in den Raum zwischen den Rückseiten der plattenartigen
Kaltspiegel 4, 5 und dem käfigartigen Körper 10 der Ultraviolett-Bestrahlungsvorrichtung abgeführt. Ferner
wird die Luft, welche die stabförmige Lampe gekühlt hat, zusammen mit dem durch die "Kühlluft"-Pfeile
dargestellten Kühlluft-Strom nach außen abgeführt.
-
Eine Platte zum Abschirmen des Lichtes S1 wird mit einer Durchlassöffnung h1 für Kühlluft
versehen. Der Wärme-Refraktionsfilter 3 wird durch Kühlluft gekühlt, welche durch die
Durchlassöffnung h1 für Kühlluft hindurch fließt. Ferner wird eine Platte zum Abschirmen des Lichtes S3 mit einer
sich durch diese erstreckenden Öffnung h2 für Kühlluft versehen. Der plattenartige Kaltspiegel 4' wird
durch Kühlluft gekühlt, welche durch die Durchlassöffnung h2 für Kühlluft hindurch fließt.
-
In Fig. 5 fällt ein Teil des von der stabförmigen Lampe 1 ausgestrahlten Lichtes in den
rinnenartigen Kaltspiegel 2 ein, während der andere Teil hiervon in die plattenartigen Kaltspiegel 4', 4 und 5
einfällt. Wie vorstehend beschrieben wurde, wird von dem Licht, welches in den rinnenartigen
Kaltspiegel 2 eingefallen ist, das ultraviolette Licht (einschließlich des einen Teils der sichtbaren Strahlen
und des infraroten Lichtes) von dem rinnenartigen Kaltspiegel 2 reflektiert und fällt in die plattenartigen
Kaltspiegel 4', 4, 5 ein. Das dadurch reflektierte Licht fällt ferner in den Wärme-Refraktionsfilter 3 ein,
von welchem ein Teil der sichtbaren Strahlen reflektiert wird, und das restliche Licht fällt in das
Werkstück W ein.
-
Andererseits wird von dem Licht, welches von der stabförmigen Lampe 1 ausgestrahlt wurde,
und welches unmittelbar in die Kaltspiegel 4', 4, 5 eingefallen ist, das ultraviolette Licht, (einschließlich
eines Teils der sichtbaren Strahlen und des infraroten Lichtes) von den plattenartigen Kaltspiegeln 4', 4,
5 reflektiert. Das dadurch reflektierte Licht fällt ferner in den Wärme-Refraktionsfilter 3 ein, von
welchem ein Teil der sichtbaren Strahlen reflektiert wird, und das restliche Licht fällt in das Werkstück W
ein.
-
Der rinnenartige Kaltspiegel 2 sowie die plattenartigen Kaltspiegel 4', 4, 5 weisen den
vorstehend in Fig. 2 gezeigten spektralen Reflexionsgrad auf. Ferner weist der Wärme-Refraktionsfilter 3
beispielsweise den in Fig. 3 gezeigten spektralen Durchlassgrad auf. Durch die vorstehend beschriebene
Anordnung kann man deshalb das Verhältnis B/A auf die in Fig. 4 gezeigten Werte festlegen, wie bei
dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Dadurch wird ermöglicht, ein Werkstück,
welches häufig wärmebedingten Veränderungen unterliegt, wie Verformungen, Farbveränderungen und
dergleichen, ohne Verwendung eines Kühlungsmittels zu behandeln.
-
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde zwar ein Fall der Verwendung
von zwei oder drei plattenartigen Kaltspiegeln beschrieben. Dieselbe Ausführung kann jedoch auch
unter Verwendung von zumindest vier plattenartigen Kaltspiegeln erzielt werden. Ferner ist das
Verfahren zur Kühlung der stabförmigen Lampe 1, des rinnenartigen Kaltspiegels 2, des Wärme-
Refraktionsfilters 3 sowie der plattenartigen Kaltspiegel 4, 4' und 5 nicht auf das vorstehend
beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Es können auch andere Kühlungsverfahren verwendet
werden.
Wirkung der Erfindung
-
Wie vorstehend beschrieben wurde, kann erfindungsgemäß durch die Maßnahme, durch
welche man das von der stabförmigen Lampe reflektierte Licht sowie das von dem rinnenartigen Kaltspiegel
reflektierte Licht in einen zusätzlichen Kaltspiegel einfallen lässt, und wodurch das Werkstück mit dem
von diesem Kaltspiegel reflektierten Licht bestrahlt wird, oder durch welche die Bestrahlung des
Werkstücks über den Wärme-Refraktionsfilter durchgeführt wird, der Wert des Verhältnisses
(Strahlungsenergie des ultravioletten Lichtes)/(Strahlungsenergie des Gesamtlichtes) erhöht werden. Es wird deshalb
die Bestrahlung des Werkstücks mit den sichtbaren Strahlen sowie insbesondere mit dem Licht im
Infrarotbereich verringert. Dies ermöglicht die Behandlung eines Werkstücks, welches häufig
wärmebedingten Veränderungen unterliegt, wie Verformungen, Farbveränderungen und dergleichen, ohne
Verwendung eines Kühlungsmittels für das Werkstück.
-
Ferner kann man durch die Maßnahme, bei welcher die stabförmige Lampe dadurch durch
Lufteinblasen gekühlt wird, dass durch eine Lüftungsöffnung, welche im rinnenartigen Kaltspiegel
angeordnet ist, Kühlluft der stabförmigen Lampe eingeblasen wird, eine Kühlung mit einer kleineren
Luftmenge im Vergleich zu einem Fall einer Kühlung durch Luftausblasen durchführen, wobei die
stabförmige Lampe durch Ansaugen der Luft durch Lüftungsöffnungen gekühlt wird.
-
Ferner wird im Fall der Kühlung durch Lufteinblasen auch eine Kühlung des vorstehend
beschriebenen zusätzlichen Kaltspiegels ermöglicht, wodurch eine Temperaturerhöhung dieses
Kaltspiegels verhindert werden kann.
-
Darüber hinaus wird eine Kostenreduzierung erzielt, wenn der Kaltspiegel sowie der Wärme-
Refraktionsfilter plattenartig gebildet werden.
-
Ferner wird durch die Kühlung durch Lufteinblasen eine Kühlung der Lampe mit hohem
Wirkungsgrad ermöglicht, wodurch eine Vervielfachung der Lampeneingangsleistung ermöglicht wird.
Dadurch wird auf ein Werkstück mit einer relativ guten Wärmebeständigkeit kein negativer thermischer
Einfluß ausgeübt, wenn entsprechend der erzielten Verringerung der sichtbaren Strahlen sowie des
infraroten Lichtes die Lampeneingangsleistung erhöht wird. Dies ermöglicht die Emission von
ultravioletten Strahlen mit einer höheren Intensität und eine Verkürzung der Behandlungsdauer.
-
Auch wenn bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurden, wird davon
ausgegangen, dass für den Fachmann vielfältige andere Ausführungsbeispiele und Variationen denkbar
sind. Jegliche solchen anderen Ausführungsbeispiele und Variationen, die in den Rahmen der
vorliegenden Erfindung fallen bzw. ihrer Grundidee entsprechen, sollen von den folgenden Ansprüchen
geschützt sein.