電子線照射システム
【課題】電子線の照射位置における雰囲気ガス中の酸素濃度を十分に低下させることができる電子線照射システムを提供する。
【解決手段】電子線照射システム１００では、印刷物Ｐが搬送されるチャンバ３０内に電子線照射装置１の筐体２０が配置されている。チャンバ３０内には、筐体２０における搬入口３１側の外壁２０ｂに沿うように照射位置Ｑに向けて窒素ガスを流通させる第１の流路３７と、筐体２０における搬出口３２側の外壁２０ｃに沿うように照射位置Ｑに向けて窒素ガスを流通させる第２の流路３８とが設けられている。第１の流路３７及び第２の流路３８では、コアンダ効果によって照射位置Ｑに向かう窒素ガスの流れが整えられる。したがって、電子線照射システム１００では、流れムラの小さい窒素ガスを照射位置Ｑに供給でき、照射位置Ｑにおける雰囲気ガス中の酸素濃度を十分に低下させることができる。
【解決手段】電子線照射システム１００では、印刷物Ｐが搬送されるチャンバ３０内に電子線照射装置１の筐体２０が配置されている。チャンバ３０内には、筐体２０における搬入口３１側の外壁２０ｂに沿うように照射位置Ｑに向けて窒素ガスを流通させる第１の流路３７と、筐体２０における搬出口３２側の外壁２０ｃに沿うように照射位置Ｑに向けて窒素ガスを流通させる第２の流路３８とが設けられている。第１の流路３７及び第２の流路３８では、コアンダ効果によって照射位置Ｑに向かう窒素ガスの流れが整えられる。したがって、電子線照射システム１００では、流れムラの小さい窒素ガスを照射位置Ｑに供給でき、照射位置Ｑにおける雰囲気ガス中の酸素濃度を十分に低下させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線照射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子線照射装置は、電子線を放出する電子銃を容器に収容し、薄膜で形成した出射窓を通して大気中に電子線を出射させる装置である。このような電子線照射装置は、例えば印刷物などの照射対象物に塗布されたインキの硬化といった用途を有している。電子線照射装置をかかる用途に用いる場合、電子線の照射によるインキの重合反応が阻害されないように、電子線の照射位置における雰囲気ガス中の酸素濃度を数百ｐｐｍ以下程度に抑えておく必要がある。
【０００３】
このように、電子線の照射位置における雰囲気ガス中の酸素濃度を抑える技術としては、例えば特許文献１に記載の電子線照射装置がある。この従来の電子線照射装置では、窒素ガスなどの不活性ガスを導入したチャンバ内に電子線照射装置における電子線の出射部を配置し、このチャンバ内で搬送される照射対象物に電子線を照射している。
【特許文献１】実公平６−２１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の電子線照射装置では、チャンバ内における電子線の照射位置において不活性ガスの導入ノズルを配置している。しかしながら、このような従来の構成では、チャンバ内での不活性ガスの流路について十分な考慮がなされておらず、照射対象物に向かう不活性ガスの流量にムラが生じ易い。そのため、電子線の照射位置における雰囲気ガス中の酸素濃度を十分に低下させることが困難であった。
【０００５】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、電子線の照射位置における雰囲気ガス中の酸素濃度を十分に低下させることができる電子線照射システム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】
【０００６】
上記課題の解決のため、本発明に係る電子線照射システムは、電子線を放出する電子放出部材を有する電子線照射装置と、電子線の照射対象となる照射対象物の搬入口及び搬出口を有するチャンバと、照射対象物を搬入口側から搬出口側に搬送する搬送手段とを備え、電子線照射装置は、チャンバ内に配置され、電子放出部材から放出された電子線をチャンバ内の所定の照射位置に向けて出射させる出射部を有し、チャンバは、出射部における搬入口側の壁部に沿うように、照射位置に向けて不活性ガスを流通させる第１の流路を有していることを特徴としている。
【０００７】
この電子線照射システムでは、照射対象物が搬送されるチャンバ内に電子線照射装置の出射部が配置されており、チャンバ内には、搬入口側を向く出射部の壁部に沿うように、照射位置に向けて不活性ガスを流通させる第１の流路が設けられている。第１の流路においては、壁部に沿って気体が流れる効果（コアンダ効果）により、照射位置に向かう不活性ガスの流れが整えられる。したがって、この電子線照射システムでは、流れムラの小さい不活性ガスを照射位置に供給することが可能となり、かかる窒素ガスを雰囲気ガス中の外気成分と置換することで、照射位置における雰囲気ガス中の酸素濃度を十分に低下させることができる。
【０００８】
また、チャンバは、出射部における搬出口側の壁部に沿うように、照射位置に向けて不活性ガスを流通させる第２の流路を更に有していることが好ましい。この場合、照射位置の両側で、照射対象物に対して流れムラの小さい不活性ガスを十分に供給することが可能となるので、電子線の照射位置における雰囲気ガス中の酸素濃度をより確実に低下させることができる。
【０００９】
また、第１の流路を流通する不活性ガスの流量は、第２の流路を流通する不活性ガスの流量よりも大きいことが好ましい。第１の流路は、第２の流路よりも搬入口側に位置しているため、第１の流路を流通する不活性ガスは、第２の流路を流通する不活性ガスに比べて電子線の照射位置における雰囲気ガス中の酸素濃度への影響が大きい。そこで、第１の流路を流通する不活性ガスの流量を、第２の流路を流通する不活性ガスの流量よりも大きくすることで、第１の流路を流通する不活性ガスが第２の流路を流通する不活性ガスに干渉することを抑制でき、照射位置における雰囲気ガス中の酸素濃度を一層確実に低下させることができる。
【００１０】
また、搬入口を遮るように、照射対象物の搬送方向の上流側に向けて不活性ガスを吹き出すエア吹出手段を更に備えたことが好ましい。この場合、エア吹出手段から吹き出す不活性ガスにより、搬入口からのチャンバ内への外気の流入が押さえられる。また、照射対象物の搬送方向の上流側に向けて不活性ガスを吹き出すことにより、照射対象物がチャンバの搬入口を通過する時点で、照射対象物の周りの大気を搬入口と反対の方向に吹き飛ばすことが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る電子線照射システムでは、電子線の照射位置における雰囲気ガス中の酸素濃度を十分に低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る電子線照射システムの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る電子線照射システムの構成を示す斜視図である。また、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。図１及び図２に示すように、電子線照射システム１００は、電子線ＥＢの発生源となる電子線照射装置１と、窒素等の不活性ガスが充填されるチャンバ３０と、電子線ＥＢの照射対象となる印刷物（照射対象物）Ｐをチャンバ３０内に搬送する一対の搬送ローラ（搬送手段）４０とを備えて構成されている。電子線照射システム１００に至る前段階において、印刷物Ｐの表面には、例えば電子線ＥＢの照射によって硬化するＥＢ硬化インキが未乾燥の状態で塗布されている。電子線照射システム１００は、印刷物Ｐの表面に電子線ＥＢを照射することにより、印刷物Ｐに塗布されたＥＢ硬化インキの硬化処理を行うシステムとして構成されている。
【００１４】
始めに、電子線照射装置１の構成について説明する。電子線照射装置１は、図３及び図４に示すように、電子銃２と、容器３と、窓ユニット（出射部）４とを備えている。この電子線照射装置１は、電子銃２から放出した電子線ＥＢを所定の方向に高速で偏向させることにより、窓ユニット４から線状に電子線ＥＢを出射する装置である。
【００１５】
電子銃２は、直方体形状のケース６と、電気絶縁性を有する材料によって形成された絶縁ブロック７と、高耐圧型のコネクタ８と、電子線ＥＢを放出させるフィラメント９とを有している。ケース６は、例えば金属によって形成され、容器３の基端側に固定されている。ケース６における容器３側の壁には、ケース６の内部と容器３内の収容空間とを連通させる開口部６ａが設けられている。また、ケース６の側壁には、コネクタ８を取り付けるための開口部６ｂが設けられている。
【００１６】
絶縁ブロック７は、例えばエポキシ樹脂などの電気絶縁性の材料によって形成されており、コネクタ８からフィラメント９への電力供給経路を外部から絶縁している。絶縁ブロック７は、ケース６内に収容された基部７ａと、基部７ａから開口部６ａを通って容器３内の収容空間側に突出する切頭円錐状の突出部７ｂとを有している。基部７ａは、ケース６の内部の大部分を占めており、ケース６における開口部６ａ側及び開口部６ｂ側の内壁に接触している。また、基部７ａにおいてケース６の内壁と接触しない部分には、導電性を有するフィルム１０が貼り付けられている。このフィルム１０が接地電位であるケース６と電気的に接続されることで、ケース６の内面に面する絶縁ブロック７の表面電位を接地電位とすることができ、動作時の安定性の向上が図られる。
【００１７】
コネクタ８は、電子線照射装置１の外部からフィラメント９に電源電圧を供給するためのコネクタである。コネクタ８は、ケース６の側面の開口部６ｂに差し込まれ、先端部分が絶縁ブロック７の中心付近に位置した状態で絶縁ブロック７中に埋没されて固定されている。コネクタ８の基端には、図示しない電源装置から延びる外部配線の先端を保持した電源用プラグの挿入口８ａが設けられている。また、コネクタ８の先端には、一対の内部配線１１，１１が接続されている。内部配線１１，１１は、コネクタ８の先端から絶縁ブロック７の基部７ａの中心及び突出部７ｂの中心を通って突出部７ｂの先端まで延在している。
【００１８】
フィラメント９は、電子線ＥＢとなる電子を放出する部材である。フィラメント９は、絶縁ブロック７の突出部７ｂの先端部分に取り付けられ、内部配線１１，１１に接続されている。フィラメント９の周囲には、グリッド部１２が設けられている。グリッド部１２は、内部配線１１，１１のいずれか一方と電気的に接続されており、フィラメント９に高電圧が印加された場合に、グリッド部１２にも高電圧が印加されることで、フィラメント９から電子を引き出すための電界が形成される。フィラメント９から引き出された電子は、グリッド部１２の中心に形成された孔から電子線ＥＢとして出射する。なお、フィラメント９からの電子の放出をより精密に制御したい場合には、例えば内部配線１１，１１と同様にして、別途グリッド部１２用の配線を追加し、フィラメント９の電位とは独立してグリッド部１２の電位を制御することが好ましい。
【００１９】
容器３は、フィラメント９から出射する電子線ＥＢの出射軸に沿って延びる円筒状に形成され、電子銃２のケース６に気密に固定されている。容器３の基端側の内部には、電子銃２のフィラメント９、グリッド部１２、及び絶縁ブロック７の突出部７ｂを収容する円筒状の収容部１３が形成されている。収容部１３の径は、ケース６の開口部６ａよりも大径となっており、容器３の基端から中央付近まで延在している。また、容器３の先端側の内部には、収容部１３と連通する電子線通過孔１４が形成されている。電子線通過孔１４は、収容部１３よりも小径の円筒状をなし、電子線ＥＢの出射軸に沿って容器３の中央付近から容器３の先端まで延在している。
【００２０】
電子線通過孔１４の周囲には、電子線ＥＢの出射軸に沿って電磁コイル１５及び電磁コイル１６が配置されている。電磁コイル１５及び電磁コイル１６の配置中心は、電子線通過孔１４の中心軸に一致している。これらの電磁コイル１５及び電磁コイル１６の協働により、電子線通過孔１４を通過する電子線ＥＢは、後述する電子線出射窓２３に向けて集束するようになっている。
【００２１】
より具体的には、電磁コイル１５は、電子銃２や電子線ＥＢの通過経路を構成する各部材の機械的な中心のズレや、各構成部材の残留磁気および設置場所周辺の磁界等の影響によって生じる所望の通過経路（電子通過孔１４の中心軸）に対する電子線ＥＢのズレを補正するためのアライメントコイルである。本実施形態では、対向する２つの電磁コイル１５が対となって機能するように、４つの電磁コイル１５が電子線通過孔１４を挟んで９０度の位相角をもって配置され、必要に応じて使用される。一方、電磁コイル１６は、電子銃２から出射された電子線ＥＢを電子線出射窓２３に集めるための集束コイルで、エナメル線などから成る円筒状のコイル部及び軟鉄などから成る磁気回路から構成される。これらの電磁コイル１５，１６により、フィラメント９から出射された電子線ＥＢは、電子通過孔１４の中心軸を正確に通過し、電子通過孔１４の内壁に衝突することなく電子線出射窓２３の中心へと正確に導かれる。
【００２２】
また、容器３の側部には排気管１７が設けられている。排気管１７の先端は、収容部１３及び電子線通過孔１４を排気する真空ポンプ１８に接続されている。排気管１７及び真空ポンプ１８は、電子線照射装置１を電子線ＥＢの出射軸方向から見たときに、コネクタ８と重ならない位置に設けられている。
【００２３】
一方、窓ユニット４は、電子線照射装置１の一端側の構造体であり、電子線通過孔１４を通過した電子線ＥＢを容器３の外部に出射させるためのユニットである。窓ユニット４は、筐体２０と、窓基板２２と、電子線出射窓２３とを備えている。筐体２０は、基端側から先端側に向かうに従って電子線ＥＢの偏向方向（図３におけるＸ方向）の幅が拡大する形状となっている。筐体２０の基端側には、電子線通過孔１４と同径の開口部２０ａが形成されており、筐体２０の先端側は、矩形に開口している。また、筐体２０の基端側の縁には、円形のフランジ部２０ｂが形成されている。筐体２０は、開口部２０ａと電子線通過孔１４とが同心になるように位置決めされ、容器３の先端に気密に固定されている。
【００２４】
筐体２０の基端側のフランジ部２０ｂの近傍には、偏向コイル２１が設けられている。偏向コイル２１は、電子線通過孔１４を通過した電子線ＥＢを筐体２０内において偏向させるコイルである。偏向コイル２１の両端には、Ｌ字状の支持部材２１ａがそれぞれ取り付けられており、偏向コイル２１は、支持部材２１ａ，２１ａで筐体２０の基端側の側壁を挟み込むことにより、筐体２０において偏向方向と直交する側壁の一方に近接するように配置されている。そして、偏向コイル２１は、外部電源（図示しない）から供給される電流値に基づいて、電子線通過孔１４を通過した電子線ＥＢの進行方向をＸ方向に沿って線状に偏向させる。
【００２５】
窓基板２２は、例えばステンレスによって長方形状に形成され、筐体２０の先端に固定されている。窓基板２２の中央には、Ｘ方向に沿って所定の間隔で一列に矩形の貫通孔２２ａが形成されている。また、電子線出射窓２３は、例えばベリリウムによって厚さ数μｍ〜１０μｍ程度の矩形状に形成されている。電子線出射窓２３は、貫通孔２２ａごとに設けられ、各貫通孔２２ａの先端を塞ぐようにして窓基板２２にロウ付けされている。偏向コイル２１によってＸ方向に偏向した電子線ＥＢは、各電子線出射窓２３を通って装置外部に出射する。なお、筐体２０の先端には、Ｏリングが設置された溝が形成されている（図示せず）。これにより、窓基板２２と筐体２０との気密封止が保たれている。
【００２６】
次に、チャンバ３０及び搬送ローラ４０の構成について説明する。
【００２７】
チャンバ３０は、図１及び図２に示すように、例えばステンレスによって形成され、印刷物Ｐの搬送方向に沿って延びる直方体状をなしている。チャンバ３０の一端側の側面には、チャンバ３０内に印刷物Ｐを導入するための搬入口３１が設けられている。また、搬入口３１に対向するチャンバ３０の他端側の側面には、チャンバ３０内から印刷物Ｐを排出するための搬出口３２が設けられている。
【００２８】
チャンバ３０の上面の中央部分には、電子線照射装置１の筐体２０を固定するためのガイド部３３が設けられている。ガイド部３３は、チャンバ３０の上方に突出するように直方体状に形成されている。ガイド部３３の上面側には、印刷物Ｐの搬送方向と直交する方向に延びる矩形の開口部３３ａが形成されている。この開口部３３ａには、電子線出射窓２３がチャンバ３０内を向くようにして、電子線照射装置１の筐体２０が挿通されている。
【００２９】
そして、電子線照射装置１は、筐体２０の先端部分、すなわち、窓基板２２に取り付けられた電子線出射窓２３と、チャンバ３０の上面の内壁とがほぼ面一となった状態で、ガイド部３３に固定されている。このような構成より、チャンバ３０内の中央部分は、電子線出射窓２３から出射した電子線ＥＢが印刷物Ｐに照射される位置（以下、「照射位置Ｑ」と称す）となっている。照射位置Ｑにおいて、印刷物Ｐの表面には、印刷物Ｐの搬送方向と交差する方向に線状に偏向する電子線ＥＢが照射される。
【００３０】
搬送ローラ４０は、印刷物Ｐを搬入口３１側から搬出口３２側に搬送するローラである。搬送ローラ４０は、ＥＢ硬化インキが未乾燥の状態で塗布されている印刷物Ｐをチャンバ３０内に搬入するためにチャンバ３０の搬入口側に配置された搬入ローラ４０ａと、ＥＢ硬化インキが乾燥した後の印刷物Ｐをチャンバ３０外に搬出するためにチャンバ３０の搬出口３２側に配置された搬出ローラ４０ｂとによって構成されている。搬入ローラ４０ａ及び搬出ローラ４０ｂは、図示しない駆動手段によって所定の回転速度で駆動する。
【００３１】
これにより、印刷物Ｐは、図１及び図２におけるＹ方向（搬送方向）に搬送される。そして、印刷物Ｐは、搬入口３１を通ってチャンバ３０の内部に導入され、照射位置Ｑを通過した後、搬出口３２からチャンバ３０の外部に排出される。チャンバ３０の外部に排出された印刷物Ｐは、搬出ローラ４０ｂを経由して次工程に進んでいく。なお、搬入ローラ４０ａ及び搬出ローラ４０ｂにより、チャンバ３０内を通過中の印刷物Ｐには所定のテンションがかけられている。これにより、印刷物Ｐがチャンバ３０内で弛むことが防止され、電子線ＥＢを印刷物Ｐの全面に照射することができる。
【００３２】
ところで、電子線ＥＢを印刷物Ｐに照射するにあたっては、インキの重合反応が酸素によって阻害されないように、照射位置Ｑにおける雰囲気ガスを大気から窒素ガスに置換して酸素濃度を低下させる必要がある。このように、照射位置Ｑにおける酸素濃度を低下させるための構成として、図２に示すように、チャンバ３０は、エアカーテン３４を形成する一対のエア吹出部（エア吹出手段）３５，３５と、チャンバ３０内に設けられた複数の仕切板３６と、照射位置Ｑに向けて窒素ガスを流通させる第１の流路３７及び第２の流路３８とを備えている。
【００３３】
エア吹出部３５は、チャンバ３０の搬入口３１及び搬出口３２にそれぞれ設けられている。各エア吹出部３５は、窒素配管３９によって図示しない窒素供給装置に接続されている。また、搬入口３１側のエア吹出部３５は、印刷物Ｐの搬送方向に直交する面に対して搬送方向の上流側に例えば４５°傾斜しており、搬出口３２側のエア吹出部３５は、印刷物Ｐの搬送方向に直交する面に対して搬送方向の下流側に例えば４５°傾斜している。各エア吹出部３５には、窒素供給装置から例えば２０リットル／分の流量で窒素ガスが供給される。これにより、搬入口３１及び搬出口３２を塞ぐように帯状のエアカーテン３４が形成される。
【００３４】
仕切板３６は、例えばステンレスによって形成され、チャンバ３０の上面側の内壁と下面側の内壁とにそれぞれ設けられている。より具体的には、チャンバ３０の上面側の内壁には、一対の仕切板３６ａ，３６ａが設けられている。この一対の仕切板３６ａ，３６ａは、照射位置Ｑを挟むようにして電子線ＥＢの偏向方向と略平行に配置され、チャンバ３０内の空間上部をほぼ３等分している。
【００３５】
一方、チャンバ３０の下面側の内壁には、６枚の仕切板３６ｂが設けられている。これらの仕切板３６ｂは、仕切板３６ａと同様に、照射位置Ｑを挟むようにして電子線ＥＢの偏向方向と略平行に配置され、チャンバ３０内の空間下部をほぼ７等分している。仕切板３６ｂは、電子線ＥＢが電子線照射装置１から出射される際、或いは出射された電子線ＥＢが周辺構造物等に照射された際に僅かに生じるＸ線のチャンバ３０外部への漏洩を防止する遮蔽部材として機能する。また、６枚の仕切板３６ｂのうち、搬入口３１側から見て２番目及び５番目に当たる仕切板３６ｂ，３６ｂは、チャンバ３０の上面側の内壁の仕切板３６ａ，３６ａと対向している。このような構成により、仕切板３６ａ，３６ａ及び仕切板３６ｂ，３６ｂは、照射位置Ｑの周りの空間を挟み込んだ状態となっており、結果として照射位置Ｑ近傍の窒素ガスの密閉効果を高める部材としても機能する。このことは、電子線照射システム１における窒素消費量の削減に寄与する。
【００３６】
第１の流路３７は、ガイド部３３における搬入口３１側の内壁３３ｂと、ガイド部３３内に配置された筐体２０における搬入口３１側の外壁２０ｂとによって形成されている。第２の流路３８は、ガイド部３３における搬出口３２側の内壁３３ｃと、ガイド部３３内に配置された筐体２０における搬出口３２側の外壁２０ｃとによって形成されている。第１の流路３７及び第２の流路３８の形成にあたって、ガイド部３３における搬入口３１側の壁部の中央部分、及びこの中央部分を挟んだ両端部には、窒素配管３９を差し込むための開口部３３ｄが、電子線ＥＢの偏向方向と略平行な方向に沿って配列されている（図１参照）。また、搬出口３２側の壁部についても、同様の構成で開口部３３ｄが配列されている。
【００３７】
各開口部３３ｄは、第１の流路３７及び第２の流路３８の十分な流路長を確保するために、ガイド部３３の中央部分よりも電子銃２側に形成されている。なお、外壁２０ｂ、外壁２０ｃ、内壁３３ｂ及び内壁３３ｃはそれぞれ平滑な面によって形成されている。したがって、第１の流路３７及び第２の流路３８は、開口部３３ｄが形成されている部分を除いて、凹凸のない平滑な面によって構成されている。
【００３８】
各開口部３３ｄには、窒素配管３９の先端がそれぞれ固定されている。窒素配管３９の基端は、図示しない窒素供給装置に接続されている。第１の流路３７には、窒素供給装置から例えば１０〜３０リットル／分の流量で窒素ガスが供給される。第１の流路３７に供給された窒素ガスは、壁部に沿って気体が流れる効果（コアンダ効果）により、筐体２０における搬入口３１側の外壁２０ｂに沿いながら、照射位置Ｑに向かって流通する。同様に、第２の流路３８には、窒素供給装置から例えば０〜３０リットル／分の流量で窒素ガスが供給される。第２の流路３８に供給された窒素ガスも、上述したコアンダ効果により、筐体２０における搬出口３２側の外壁２０ｃに沿いながら、照射位置Ｑに向かって流通する。
【００３９】
続いて、上述した電子線照射システム１００では、図示しない駆動手段によって搬入ローラ４０ａ及び搬出ローラ４０ｂが駆動すると、未乾燥のＥＢ硬化インキが塗布された印刷物Ｐがチャンバ３０の搬入口３１側から搬出口３２側に向かって搬送される。印刷物Ｐがチャンバ３０の搬入口３１を通過する際、エア吹出部３５によって形成されるエアカーテン３４により、印刷物Ｐの周りの大気が窒素ガスによって搬送方向と反対側に吹き飛ばされる。一方、搬出口３２側に設けられたエア吹出部３５によって形成されるエアカーテン３４は、搬出口３２からチャンバ３０内に大気が侵入することを防止する。これらのエアカーテン３４、３４により、チャンバ内での窒素置換度の向上が図られている。
【００４０】
次に、印刷物Ｐは、チャンバ３０内の照射位置Ｑに搬送される。照射位置Ｑでは、筐体２０における搬入口３１側の外壁２０ｂに沿って第１の流路３７を流通する窒素ガス、及び筐体２０における搬出口３２側の外壁２０ｃに沿って第２の流路３８を流通する窒素ガスが印刷物Ｐに向かって吹き付けられる。この状態で、印刷物Ｐには、電子線照射装置１から出射する電子線ＥＢが照射される。電子線ＥＢは、印刷物Ｐの搬送方向と交差する方向に高速で偏向されながら印刷物Ｐの表面に照射され、これにより、印刷物Ｐ上のＥＢ硬化インクが化学重合して順次硬化する。電子線ＥＢが電子線照射装置１から出射される際、或いは出射された電子線ＥＢが周辺構造物等に照射された際に僅かに生じるＸ線は、仕切板３６によってブロックされる。
【００４１】
電子線ＥＢの照射によるＥＢ硬化インクの硬化が完了した後、印刷物Ｐは、搬出口３２からチャンバ３０の外部に排出される。その後、印刷物Ｐは、搬出ローラ４０ｂを経由して次工程に搬送される。
【００４２】
以上説明したように、電子線照射システム１００では、印刷物Ｐが搬送されるチャンバ３０内に電子線照射装置１における窓ユニット４の筐体２０が配置されている。そして、チャンバ３０内には、筐体２０における搬入口３１側の外壁２０ｂに沿うように照射位置Ｑに向けて窒素ガスを流通させる第１の流路３７と、筐体２０における搬出口３２側の外壁２０ｃに沿うように照射位置Ｑに向けて窒素ガスを流通させる第２の流路３８とが設けられている。
【００４３】
第１の流路３７及び第２の流路３８においては、壁部に沿って気体が流れるコアンダ効果により、照射位置Ｑに向かう窒素ガスの流れが整えられる。したがって、電子線照射システム１００では、流れムラの極めて小さい窒素ガスを照射位置Ｑに供給することが可能となり、かかる窒素ガスによって雰囲気ガス中の酸素を置換することで、照射位置Ｑにおける雰囲気ガス中の酸素濃度を数百ｐｐｍ以下程度まで安定して低下させることができる。これにより、電子線ＥＢの照射によるインキの重合反応が酸素によって阻害されることが防止され、印刷物Ｐに塗布されたＥＢ硬化インクの硬化処理を確実に行うことができる。また、窒素ガスは、電子線出射窓２３と印刷物Ｐとの間において、電子線出射窓２３から遠ざかる方向に流通しているので、電子線ＥＢの照射時に印刷物Ｐの表面から飛散物が生じても、飛散物が電子線出射窓２３に付着してしまうことも殆どない。
【００４４】
また、第１の流路３７を流通する窒素ガスの流量は、第２の流路３８を流通する窒素ガスの流量よりも大きくなっている。ここで、第１の流路３７は、第２の流路３８よりも搬入口３１側に位置しているため、第１の流路３７を流通する不活性ガスは、第２の流路３８を流通する不活性ガスに比べて照射位置Ｑにおける雰囲気ガス中の酸素濃度への影響が大きい。したがって、第１の流路３７を流通する不活性ガスの流量を、第２の流路３８を流通する不活性ガスの流量よりも大きくすることで、第１の流路３７を流通する不活性ガスが第２の流路３８を流通する不活性ガスに干渉することを抑制でき、照射位置Ｑにおける雰囲気ガス中の酸素濃度をより確実に低下させることができる。また、窒素ガスの流れムラもより小さく抑えられるため、電子線出射窓２３から出射する電子線ＥＢが気流によって位置ずれを起こすことも抑制され、硬化処理の確実性の向上が図られる。
【００４５】
さらに、電子線照射システム１００では、チャンバ３０の搬入口３１及び搬出口３２を遮るように窒素ガスによるエアカーテン３４，３４がそれぞれ形成されている。搬入口３１側のエアカーテン３４は、印刷物Ｐの搬送方向に直交する面に対して搬送方向の上流側に約４５°傾斜しており、搬出口３２側のエアカーテン３４は、印刷物Ｐの搬送方向に直交する面に対して搬送方向の下流側に約４５°傾斜している。これらのエアカーテン３４により、チャンバ３０内への大気の進入を防止できる。また、印刷物Ｐがチャンバ３０の搬入口３１を通過する際、印刷物Ｐの周りの大気がエアカーテン３４によって搬送方向と反対側に吹き飛ばされる。これにより、印刷物Ｐに纏わり付いている大気中の酸素が除去され、照射位置Ｑにおける酸素濃度をより確実に低下させることが可能となる。
【００４６】
また、エア吹出口３５からの窒素ガスの流量は、第１の流路３７を流通する窒素ガスの流量よりも小さくなっていることが好ましい。この場合、搬入口３１及び搬出口３２の近傍での気流の乱れが抑えられるため、チャンバ３０内への大気の進入を一層確実に防止し、照射位置Ｑにおける酸素濃度の更なる低下を実現できる。
【００４７】
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば、上述した実施形態では、チャンバ３０内に第１の流路３７及び第２の流路３８を設けているが、照射位置Ｑにおける酸素濃度を低下させる観点からは、第１の流路３７のみを設けるようにしてもよい。また、搬入口３１側のエアカーテン３４の角度は、印刷物Ｐの搬送方向の上流側に傾斜しているものであればよく、印刷物Ｐの搬送速度などに応じて適宜変更してもよい。このことは、搬出口３２側のエアカーテン３４の角度についても同様である。
【００４８】
また、照射対象物は、印刷物Ｐのような長尺のものに限らず、所定の大きさで単体となっているものでもよい。この場合、搬送手段として例えばベルトコンベア等を用いることができる。さらに、インキの乾燥に限らず、電子線ＥＢによる殺菌や表面改質等をインラインで行うような場合にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子線照射システムを示す斜視図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】電子線照射装置の構成を示す側断面図である。
【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…電子線照射装置、４…窓ユニット（出射部）、９…フィラメント（電子放出部材）、２０…筐体（出射部）、２０ｂ…外壁（搬入口側の壁部）、２０ｃ…外壁（搬出口側の壁部）、３０…チャンバ、３１…搬入口、３２…搬出口、３５…エア吹出部（エア吹出手段）、３７…第１の流路、３８…第２の流路、４０ａ…搬入ローラ（搬送手段）、４０ｂ…搬出ローラ（搬送手段）、１００…電子線照射システム、ＥＢ…電子線、Ｐ…印刷物（照射対象物）、Ｑ…照射位置、Ｙ…搬送方向。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線照射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子線照射装置は、電子線を放出する電子銃を容器に収容し、薄膜で形成した出射窓を通して大気中に電子線を出射させる装置である。このような電子線照射装置は、例えば印刷物などの照射対象物に塗布されたインキの硬化といった用途を有している。電子線照射装置をかかる用途に用いる場合、電子線の照射によるインキの重合反応が阻害されないように、電子線の照射位置における雰囲気ガス中の酸素濃度を数百ｐｐｍ以下程度に抑えておく必要がある。
【０００３】
このように、電子線の照射位置における雰囲気ガス中の酸素濃度を抑える技術としては、例えば特許文献１に記載の電子線照射装置がある。この従来の電子線照射装置では、窒素ガスなどの不活性ガスを導入したチャンバ内に電子線照射装置における電子線の出射部を配置し、このチャンバ内で搬送される照射対象物に電子線を照射している。
【特許文献１】実公平６−２１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の電子線照射装置では、チャンバ内における電子線の照射位置において不活性ガスの導入ノズルを配置している。しかしながら、このような従来の構成では、チャンバ内での不活性ガスの流路について十分な考慮がなされておらず、照射対象物に向かう不活性ガスの流量にムラが生じ易い。そのため、電子線の照射位置における雰囲気ガス中の酸素濃度を十分に低下させることが困難であった。
【０００５】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、電子線の照射位置における雰囲気ガス中の酸素濃度を十分に低下させることができる電子線照射システム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】
【０００６】
上記課題の解決のため、本発明に係る電子線照射システムは、電子線を放出する電子放出部材を有する電子線照射装置と、電子線の照射対象となる照射対象物の搬入口及び搬出口を有するチャンバと、照射対象物を搬入口側から搬出口側に搬送する搬送手段とを備え、電子線照射装置は、チャンバ内に配置され、電子放出部材から放出された電子線をチャンバ内の所定の照射位置に向けて出射させる出射部を有し、チャンバは、出射部における搬入口側の壁部に沿うように、照射位置に向けて不活性ガスを流通させる第１の流路を有していることを特徴としている。
【０００７】
この電子線照射システムでは、照射対象物が搬送されるチャンバ内に電子線照射装置の出射部が配置されており、チャンバ内には、搬入口側を向く出射部の壁部に沿うように、照射位置に向けて不活性ガスを流通させる第１の流路が設けられている。第１の流路においては、壁部に沿って気体が流れる効果（コアンダ効果）により、照射位置に向かう不活性ガスの流れが整えられる。したがって、この電子線照射システムでは、流れムラの小さい不活性ガスを照射位置に供給することが可能となり、かかる窒素ガスを雰囲気ガス中の外気成分と置換することで、照射位置における雰囲気ガス中の酸素濃度を十分に低下させることができる。
【０００８】
また、チャンバは、出射部における搬出口側の壁部に沿うように、照射位置に向けて不活性ガスを流通させる第２の流路を更に有していることが好ましい。この場合、照射位置の両側で、照射対象物に対して流れムラの小さい不活性ガスを十分に供給することが可能となるので、電子線の照射位置における雰囲気ガス中の酸素濃度をより確実に低下させることができる。
【０００９】
また、第１の流路を流通する不活性ガスの流量は、第２の流路を流通する不活性ガスの流量よりも大きいことが好ましい。第１の流路は、第２の流路よりも搬入口側に位置しているため、第１の流路を流通する不活性ガスは、第２の流路を流通する不活性ガスに比べて電子線の照射位置における雰囲気ガス中の酸素濃度への影響が大きい。そこで、第１の流路を流通する不活性ガスの流量を、第２の流路を流通する不活性ガスの流量よりも大きくすることで、第１の流路を流通する不活性ガスが第２の流路を流通する不活性ガスに干渉することを抑制でき、照射位置における雰囲気ガス中の酸素濃度を一層確実に低下させることができる。
【００１０】
また、搬入口を遮るように、照射対象物の搬送方向の上流側に向けて不活性ガスを吹き出すエア吹出手段を更に備えたことが好ましい。この場合、エア吹出手段から吹き出す不活性ガスにより、搬入口からのチャンバ内への外気の流入が押さえられる。また、照射対象物の搬送方向の上流側に向けて不活性ガスを吹き出すことにより、照射対象物がチャンバの搬入口を通過する時点で、照射対象物の周りの大気を搬入口と反対の方向に吹き飛ばすことが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る電子線照射システムでは、電子線の照射位置における雰囲気ガス中の酸素濃度を十分に低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る電子線照射システムの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る電子線照射システムの構成を示す斜視図である。また、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。図１及び図２に示すように、電子線照射システム１００は、電子線ＥＢの発生源となる電子線照射装置１と、窒素等の不活性ガスが充填されるチャンバ３０と、電子線ＥＢの照射対象となる印刷物（照射対象物）Ｐをチャンバ３０内に搬送する一対の搬送ローラ（搬送手段）４０とを備えて構成されている。電子線照射システム１００に至る前段階において、印刷物Ｐの表面には、例えば電子線ＥＢの照射によって硬化するＥＢ硬化インキが未乾燥の状態で塗布されている。電子線照射システム１００は、印刷物Ｐの表面に電子線ＥＢを照射することにより、印刷物Ｐに塗布されたＥＢ硬化インキの硬化処理を行うシステムとして構成されている。
【００１４】
始めに、電子線照射装置１の構成について説明する。電子線照射装置１は、図３及び図４に示すように、電子銃２と、容器３と、窓ユニット（出射部）４とを備えている。この電子線照射装置１は、電子銃２から放出した電子線ＥＢを所定の方向に高速で偏向させることにより、窓ユニット４から線状に電子線ＥＢを出射する装置である。
【００１５】
電子銃２は、直方体形状のケース６と、電気絶縁性を有する材料によって形成された絶縁ブロック７と、高耐圧型のコネクタ８と、電子線ＥＢを放出させるフィラメント９とを有している。ケース６は、例えば金属によって形成され、容器３の基端側に固定されている。ケース６における容器３側の壁には、ケース６の内部と容器３内の収容空間とを連通させる開口部６ａが設けられている。また、ケース６の側壁には、コネクタ８を取り付けるための開口部６ｂが設けられている。
【００１６】
絶縁ブロック７は、例えばエポキシ樹脂などの電気絶縁性の材料によって形成されており、コネクタ８からフィラメント９への電力供給経路を外部から絶縁している。絶縁ブロック７は、ケース６内に収容された基部７ａと、基部７ａから開口部６ａを通って容器３内の収容空間側に突出する切頭円錐状の突出部７ｂとを有している。基部７ａは、ケース６の内部の大部分を占めており、ケース６における開口部６ａ側及び開口部６ｂ側の内壁に接触している。また、基部７ａにおいてケース６の内壁と接触しない部分には、導電性を有するフィルム１０が貼り付けられている。このフィルム１０が接地電位であるケース６と電気的に接続されることで、ケース６の内面に面する絶縁ブロック７の表面電位を接地電位とすることができ、動作時の安定性の向上が図られる。
【００１７】
コネクタ８は、電子線照射装置１の外部からフィラメント９に電源電圧を供給するためのコネクタである。コネクタ８は、ケース６の側面の開口部６ｂに差し込まれ、先端部分が絶縁ブロック７の中心付近に位置した状態で絶縁ブロック７中に埋没されて固定されている。コネクタ８の基端には、図示しない電源装置から延びる外部配線の先端を保持した電源用プラグの挿入口８ａが設けられている。また、コネクタ８の先端には、一対の内部配線１１，１１が接続されている。内部配線１１，１１は、コネクタ８の先端から絶縁ブロック７の基部７ａの中心及び突出部７ｂの中心を通って突出部７ｂの先端まで延在している。
【００１８】
フィラメント９は、電子線ＥＢとなる電子を放出する部材である。フィラメント９は、絶縁ブロック７の突出部７ｂの先端部分に取り付けられ、内部配線１１，１１に接続されている。フィラメント９の周囲には、グリッド部１２が設けられている。グリッド部１２は、内部配線１１，１１のいずれか一方と電気的に接続されており、フィラメント９に高電圧が印加された場合に、グリッド部１２にも高電圧が印加されることで、フィラメント９から電子を引き出すための電界が形成される。フィラメント９から引き出された電子は、グリッド部１２の中心に形成された孔から電子線ＥＢとして出射する。なお、フィラメント９からの電子の放出をより精密に制御したい場合には、例えば内部配線１１，１１と同様にして、別途グリッド部１２用の配線を追加し、フィラメント９の電位とは独立してグリッド部１２の電位を制御することが好ましい。
【００１９】
容器３は、フィラメント９から出射する電子線ＥＢの出射軸に沿って延びる円筒状に形成され、電子銃２のケース６に気密に固定されている。容器３の基端側の内部には、電子銃２のフィラメント９、グリッド部１２、及び絶縁ブロック７の突出部７ｂを収容する円筒状の収容部１３が形成されている。収容部１３の径は、ケース６の開口部６ａよりも大径となっており、容器３の基端から中央付近まで延在している。また、容器３の先端側の内部には、収容部１３と連通する電子線通過孔１４が形成されている。電子線通過孔１４は、収容部１３よりも小径の円筒状をなし、電子線ＥＢの出射軸に沿って容器３の中央付近から容器３の先端まで延在している。
【００２０】
電子線通過孔１４の周囲には、電子線ＥＢの出射軸に沿って電磁コイル１５及び電磁コイル１６が配置されている。電磁コイル１５及び電磁コイル１６の配置中心は、電子線通過孔１４の中心軸に一致している。これらの電磁コイル１５及び電磁コイル１６の協働により、電子線通過孔１４を通過する電子線ＥＢは、後述する電子線出射窓２３に向けて集束するようになっている。
【００２１】
より具体的には、電磁コイル１５は、電子銃２や電子線ＥＢの通過経路を構成する各部材の機械的な中心のズレや、各構成部材の残留磁気および設置場所周辺の磁界等の影響によって生じる所望の通過経路（電子通過孔１４の中心軸）に対する電子線ＥＢのズレを補正するためのアライメントコイルである。本実施形態では、対向する２つの電磁コイル１５が対となって機能するように、４つの電磁コイル１５が電子線通過孔１４を挟んで９０度の位相角をもって配置され、必要に応じて使用される。一方、電磁コイル１６は、電子銃２から出射された電子線ＥＢを電子線出射窓２３に集めるための集束コイルで、エナメル線などから成る円筒状のコイル部及び軟鉄などから成る磁気回路から構成される。これらの電磁コイル１５，１６により、フィラメント９から出射された電子線ＥＢは、電子通過孔１４の中心軸を正確に通過し、電子通過孔１４の内壁に衝突することなく電子線出射窓２３の中心へと正確に導かれる。
【００２２】
また、容器３の側部には排気管１７が設けられている。排気管１７の先端は、収容部１３及び電子線通過孔１４を排気する真空ポンプ１８に接続されている。排気管１７及び真空ポンプ１８は、電子線照射装置１を電子線ＥＢの出射軸方向から見たときに、コネクタ８と重ならない位置に設けられている。
【００２３】
一方、窓ユニット４は、電子線照射装置１の一端側の構造体であり、電子線通過孔１４を通過した電子線ＥＢを容器３の外部に出射させるためのユニットである。窓ユニット４は、筐体２０と、窓基板２２と、電子線出射窓２３とを備えている。筐体２０は、基端側から先端側に向かうに従って電子線ＥＢの偏向方向（図３におけるＸ方向）の幅が拡大する形状となっている。筐体２０の基端側には、電子線通過孔１４と同径の開口部２０ａが形成されており、筐体２０の先端側は、矩形に開口している。また、筐体２０の基端側の縁には、円形のフランジ部２０ｂが形成されている。筐体２０は、開口部２０ａと電子線通過孔１４とが同心になるように位置決めされ、容器３の先端に気密に固定されている。
【００２４】
筐体２０の基端側のフランジ部２０ｂの近傍には、偏向コイル２１が設けられている。偏向コイル２１は、電子線通過孔１４を通過した電子線ＥＢを筐体２０内において偏向させるコイルである。偏向コイル２１の両端には、Ｌ字状の支持部材２１ａがそれぞれ取り付けられており、偏向コイル２１は、支持部材２１ａ，２１ａで筐体２０の基端側の側壁を挟み込むことにより、筐体２０において偏向方向と直交する側壁の一方に近接するように配置されている。そして、偏向コイル２１は、外部電源（図示しない）から供給される電流値に基づいて、電子線通過孔１４を通過した電子線ＥＢの進行方向をＸ方向に沿って線状に偏向させる。
【００２５】
窓基板２２は、例えばステンレスによって長方形状に形成され、筐体２０の先端に固定されている。窓基板２２の中央には、Ｘ方向に沿って所定の間隔で一列に矩形の貫通孔２２ａが形成されている。また、電子線出射窓２３は、例えばベリリウムによって厚さ数μｍ〜１０μｍ程度の矩形状に形成されている。電子線出射窓２３は、貫通孔２２ａごとに設けられ、各貫通孔２２ａの先端を塞ぐようにして窓基板２２にロウ付けされている。偏向コイル２１によってＸ方向に偏向した電子線ＥＢは、各電子線出射窓２３を通って装置外部に出射する。なお、筐体２０の先端には、Ｏリングが設置された溝が形成されている（図示せず）。これにより、窓基板２２と筐体２０との気密封止が保たれている。
【００２６】
次に、チャンバ３０及び搬送ローラ４０の構成について説明する。
【００２７】
チャンバ３０は、図１及び図２に示すように、例えばステンレスによって形成され、印刷物Ｐの搬送方向に沿って延びる直方体状をなしている。チャンバ３０の一端側の側面には、チャンバ３０内に印刷物Ｐを導入するための搬入口３１が設けられている。また、搬入口３１に対向するチャンバ３０の他端側の側面には、チャンバ３０内から印刷物Ｐを排出するための搬出口３２が設けられている。
【００２８】
チャンバ３０の上面の中央部分には、電子線照射装置１の筐体２０を固定するためのガイド部３３が設けられている。ガイド部３３は、チャンバ３０の上方に突出するように直方体状に形成されている。ガイド部３３の上面側には、印刷物Ｐの搬送方向と直交する方向に延びる矩形の開口部３３ａが形成されている。この開口部３３ａには、電子線出射窓２３がチャンバ３０内を向くようにして、電子線照射装置１の筐体２０が挿通されている。
【００２９】
そして、電子線照射装置１は、筐体２０の先端部分、すなわち、窓基板２２に取り付けられた電子線出射窓２３と、チャンバ３０の上面の内壁とがほぼ面一となった状態で、ガイド部３３に固定されている。このような構成より、チャンバ３０内の中央部分は、電子線出射窓２３から出射した電子線ＥＢが印刷物Ｐに照射される位置（以下、「照射位置Ｑ」と称す）となっている。照射位置Ｑにおいて、印刷物Ｐの表面には、印刷物Ｐの搬送方向と交差する方向に線状に偏向する電子線ＥＢが照射される。
【００３０】
搬送ローラ４０は、印刷物Ｐを搬入口３１側から搬出口３２側に搬送するローラである。搬送ローラ４０は、ＥＢ硬化インキが未乾燥の状態で塗布されている印刷物Ｐをチャンバ３０内に搬入するためにチャンバ３０の搬入口側に配置された搬入ローラ４０ａと、ＥＢ硬化インキが乾燥した後の印刷物Ｐをチャンバ３０外に搬出するためにチャンバ３０の搬出口３２側に配置された搬出ローラ４０ｂとによって構成されている。搬入ローラ４０ａ及び搬出ローラ４０ｂは、図示しない駆動手段によって所定の回転速度で駆動する。
【００３１】
これにより、印刷物Ｐは、図１及び図２におけるＹ方向（搬送方向）に搬送される。そして、印刷物Ｐは、搬入口３１を通ってチャンバ３０の内部に導入され、照射位置Ｑを通過した後、搬出口３２からチャンバ３０の外部に排出される。チャンバ３０の外部に排出された印刷物Ｐは、搬出ローラ４０ｂを経由して次工程に進んでいく。なお、搬入ローラ４０ａ及び搬出ローラ４０ｂにより、チャンバ３０内を通過中の印刷物Ｐには所定のテンションがかけられている。これにより、印刷物Ｐがチャンバ３０内で弛むことが防止され、電子線ＥＢを印刷物Ｐの全面に照射することができる。
【００３２】
ところで、電子線ＥＢを印刷物Ｐに照射するにあたっては、インキの重合反応が酸素によって阻害されないように、照射位置Ｑにおける雰囲気ガスを大気から窒素ガスに置換して酸素濃度を低下させる必要がある。このように、照射位置Ｑにおける酸素濃度を低下させるための構成として、図２に示すように、チャンバ３０は、エアカーテン３４を形成する一対のエア吹出部（エア吹出手段）３５，３５と、チャンバ３０内に設けられた複数の仕切板３６と、照射位置Ｑに向けて窒素ガスを流通させる第１の流路３７及び第２の流路３８とを備えている。
【００３３】
エア吹出部３５は、チャンバ３０の搬入口３１及び搬出口３２にそれぞれ設けられている。各エア吹出部３５は、窒素配管３９によって図示しない窒素供給装置に接続されている。また、搬入口３１側のエア吹出部３５は、印刷物Ｐの搬送方向に直交する面に対して搬送方向の上流側に例えば４５°傾斜しており、搬出口３２側のエア吹出部３５は、印刷物Ｐの搬送方向に直交する面に対して搬送方向の下流側に例えば４５°傾斜している。各エア吹出部３５には、窒素供給装置から例えば２０リットル／分の流量で窒素ガスが供給される。これにより、搬入口３１及び搬出口３２を塞ぐように帯状のエアカーテン３４が形成される。
【００３４】
仕切板３６は、例えばステンレスによって形成され、チャンバ３０の上面側の内壁と下面側の内壁とにそれぞれ設けられている。より具体的には、チャンバ３０の上面側の内壁には、一対の仕切板３６ａ，３６ａが設けられている。この一対の仕切板３６ａ，３６ａは、照射位置Ｑを挟むようにして電子線ＥＢの偏向方向と略平行に配置され、チャンバ３０内の空間上部をほぼ３等分している。
【００３５】
一方、チャンバ３０の下面側の内壁には、６枚の仕切板３６ｂが設けられている。これらの仕切板３６ｂは、仕切板３６ａと同様に、照射位置Ｑを挟むようにして電子線ＥＢの偏向方向と略平行に配置され、チャンバ３０内の空間下部をほぼ７等分している。仕切板３６ｂは、電子線ＥＢが電子線照射装置１から出射される際、或いは出射された電子線ＥＢが周辺構造物等に照射された際に僅かに生じるＸ線のチャンバ３０外部への漏洩を防止する遮蔽部材として機能する。また、６枚の仕切板３６ｂのうち、搬入口３１側から見て２番目及び５番目に当たる仕切板３６ｂ，３６ｂは、チャンバ３０の上面側の内壁の仕切板３６ａ，３６ａと対向している。このような構成により、仕切板３６ａ，３６ａ及び仕切板３６ｂ，３６ｂは、照射位置Ｑの周りの空間を挟み込んだ状態となっており、結果として照射位置Ｑ近傍の窒素ガスの密閉効果を高める部材としても機能する。このことは、電子線照射システム１における窒素消費量の削減に寄与する。
【００３６】
第１の流路３７は、ガイド部３３における搬入口３１側の内壁３３ｂと、ガイド部３３内に配置された筐体２０における搬入口３１側の外壁２０ｂとによって形成されている。第２の流路３８は、ガイド部３３における搬出口３２側の内壁３３ｃと、ガイド部３３内に配置された筐体２０における搬出口３２側の外壁２０ｃとによって形成されている。第１の流路３７及び第２の流路３８の形成にあたって、ガイド部３３における搬入口３１側の壁部の中央部分、及びこの中央部分を挟んだ両端部には、窒素配管３９を差し込むための開口部３３ｄが、電子線ＥＢの偏向方向と略平行な方向に沿って配列されている（図１参照）。また、搬出口３２側の壁部についても、同様の構成で開口部３３ｄが配列されている。
【００３７】
各開口部３３ｄは、第１の流路３７及び第２の流路３８の十分な流路長を確保するために、ガイド部３３の中央部分よりも電子銃２側に形成されている。なお、外壁２０ｂ、外壁２０ｃ、内壁３３ｂ及び内壁３３ｃはそれぞれ平滑な面によって形成されている。したがって、第１の流路３７及び第２の流路３８は、開口部３３ｄが形成されている部分を除いて、凹凸のない平滑な面によって構成されている。
【００３８】
各開口部３３ｄには、窒素配管３９の先端がそれぞれ固定されている。窒素配管３９の基端は、図示しない窒素供給装置に接続されている。第１の流路３７には、窒素供給装置から例えば１０〜３０リットル／分の流量で窒素ガスが供給される。第１の流路３７に供給された窒素ガスは、壁部に沿って気体が流れる効果（コアンダ効果）により、筐体２０における搬入口３１側の外壁２０ｂに沿いながら、照射位置Ｑに向かって流通する。同様に、第２の流路３８には、窒素供給装置から例えば０〜３０リットル／分の流量で窒素ガスが供給される。第２の流路３８に供給された窒素ガスも、上述したコアンダ効果により、筐体２０における搬出口３２側の外壁２０ｃに沿いながら、照射位置Ｑに向かって流通する。
【００３９】
続いて、上述した電子線照射システム１００では、図示しない駆動手段によって搬入ローラ４０ａ及び搬出ローラ４０ｂが駆動すると、未乾燥のＥＢ硬化インキが塗布された印刷物Ｐがチャンバ３０の搬入口３１側から搬出口３２側に向かって搬送される。印刷物Ｐがチャンバ３０の搬入口３１を通過する際、エア吹出部３５によって形成されるエアカーテン３４により、印刷物Ｐの周りの大気が窒素ガスによって搬送方向と反対側に吹き飛ばされる。一方、搬出口３２側に設けられたエア吹出部３５によって形成されるエアカーテン３４は、搬出口３２からチャンバ３０内に大気が侵入することを防止する。これらのエアカーテン３４、３４により、チャンバ内での窒素置換度の向上が図られている。
【００４０】
次に、印刷物Ｐは、チャンバ３０内の照射位置Ｑに搬送される。照射位置Ｑでは、筐体２０における搬入口３１側の外壁２０ｂに沿って第１の流路３７を流通する窒素ガス、及び筐体２０における搬出口３２側の外壁２０ｃに沿って第２の流路３８を流通する窒素ガスが印刷物Ｐに向かって吹き付けられる。この状態で、印刷物Ｐには、電子線照射装置１から出射する電子線ＥＢが照射される。電子線ＥＢは、印刷物Ｐの搬送方向と交差する方向に高速で偏向されながら印刷物Ｐの表面に照射され、これにより、印刷物Ｐ上のＥＢ硬化インクが化学重合して順次硬化する。電子線ＥＢが電子線照射装置１から出射される際、或いは出射された電子線ＥＢが周辺構造物等に照射された際に僅かに生じるＸ線は、仕切板３６によってブロックされる。
【００４１】
電子線ＥＢの照射によるＥＢ硬化インクの硬化が完了した後、印刷物Ｐは、搬出口３２からチャンバ３０の外部に排出される。その後、印刷物Ｐは、搬出ローラ４０ｂを経由して次工程に搬送される。
【００４２】
以上説明したように、電子線照射システム１００では、印刷物Ｐが搬送されるチャンバ３０内に電子線照射装置１における窓ユニット４の筐体２０が配置されている。そして、チャンバ３０内には、筐体２０における搬入口３１側の外壁２０ｂに沿うように照射位置Ｑに向けて窒素ガスを流通させる第１の流路３７と、筐体２０における搬出口３２側の外壁２０ｃに沿うように照射位置Ｑに向けて窒素ガスを流通させる第２の流路３８とが設けられている。
【００４３】
第１の流路３７及び第２の流路３８においては、壁部に沿って気体が流れるコアンダ効果により、照射位置Ｑに向かう窒素ガスの流れが整えられる。したがって、電子線照射システム１００では、流れムラの極めて小さい窒素ガスを照射位置Ｑに供給することが可能となり、かかる窒素ガスによって雰囲気ガス中の酸素を置換することで、照射位置Ｑにおける雰囲気ガス中の酸素濃度を数百ｐｐｍ以下程度まで安定して低下させることができる。これにより、電子線ＥＢの照射によるインキの重合反応が酸素によって阻害されることが防止され、印刷物Ｐに塗布されたＥＢ硬化インクの硬化処理を確実に行うことができる。また、窒素ガスは、電子線出射窓２３と印刷物Ｐとの間において、電子線出射窓２３から遠ざかる方向に流通しているので、電子線ＥＢの照射時に印刷物Ｐの表面から飛散物が生じても、飛散物が電子線出射窓２３に付着してしまうことも殆どない。
【００４４】
また、第１の流路３７を流通する窒素ガスの流量は、第２の流路３８を流通する窒素ガスの流量よりも大きくなっている。ここで、第１の流路３７は、第２の流路３８よりも搬入口３１側に位置しているため、第１の流路３７を流通する不活性ガスは、第２の流路３８を流通する不活性ガスに比べて照射位置Ｑにおける雰囲気ガス中の酸素濃度への影響が大きい。したがって、第１の流路３７を流通する不活性ガスの流量を、第２の流路３８を流通する不活性ガスの流量よりも大きくすることで、第１の流路３７を流通する不活性ガスが第２の流路３８を流通する不活性ガスに干渉することを抑制でき、照射位置Ｑにおける雰囲気ガス中の酸素濃度をより確実に低下させることができる。また、窒素ガスの流れムラもより小さく抑えられるため、電子線出射窓２３から出射する電子線ＥＢが気流によって位置ずれを起こすことも抑制され、硬化処理の確実性の向上が図られる。
【００４５】
さらに、電子線照射システム１００では、チャンバ３０の搬入口３１及び搬出口３２を遮るように窒素ガスによるエアカーテン３４，３４がそれぞれ形成されている。搬入口３１側のエアカーテン３４は、印刷物Ｐの搬送方向に直交する面に対して搬送方向の上流側に約４５°傾斜しており、搬出口３２側のエアカーテン３４は、印刷物Ｐの搬送方向に直交する面に対して搬送方向の下流側に約４５°傾斜している。これらのエアカーテン３４により、チャンバ３０内への大気の進入を防止できる。また、印刷物Ｐがチャンバ３０の搬入口３１を通過する際、印刷物Ｐの周りの大気がエアカーテン３４によって搬送方向と反対側に吹き飛ばされる。これにより、印刷物Ｐに纏わり付いている大気中の酸素が除去され、照射位置Ｑにおける酸素濃度をより確実に低下させることが可能となる。
【００４６】
また、エア吹出口３５からの窒素ガスの流量は、第１の流路３７を流通する窒素ガスの流量よりも小さくなっていることが好ましい。この場合、搬入口３１及び搬出口３２の近傍での気流の乱れが抑えられるため、チャンバ３０内への大気の進入を一層確実に防止し、照射位置Ｑにおける酸素濃度の更なる低下を実現できる。
【００４７】
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば、上述した実施形態では、チャンバ３０内に第１の流路３７及び第２の流路３８を設けているが、照射位置Ｑにおける酸素濃度を低下させる観点からは、第１の流路３７のみを設けるようにしてもよい。また、搬入口３１側のエアカーテン３４の角度は、印刷物Ｐの搬送方向の上流側に傾斜しているものであればよく、印刷物Ｐの搬送速度などに応じて適宜変更してもよい。このことは、搬出口３２側のエアカーテン３４の角度についても同様である。
【００４８】
また、照射対象物は、印刷物Ｐのような長尺のものに限らず、所定の大きさで単体となっているものでもよい。この場合、搬送手段として例えばベルトコンベア等を用いることができる。さらに、インキの乾燥に限らず、電子線ＥＢによる殺菌や表面改質等をインラインで行うような場合にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子線照射システムを示す斜視図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】電子線照射装置の構成を示す側断面図である。
【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…電子線照射装置、４…窓ユニット（出射部）、９…フィラメント（電子放出部材）、２０…筐体（出射部）、２０ｂ…外壁（搬入口側の壁部）、２０ｃ…外壁（搬出口側の壁部）、３０…チャンバ、３１…搬入口、３２…搬出口、３５…エア吹出部（エア吹出手段）、３７…第１の流路、３８…第２の流路、４０ａ…搬入ローラ（搬送手段）、４０ｂ…搬出ローラ（搬送手段）、１００…電子線照射システム、ＥＢ…電子線、Ｐ…印刷物（照射対象物）、Ｑ…照射位置、Ｙ…搬送方向。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線を放出する電子放出部材を有する電子線照射装置と、
前記電子線の照射対象となる照射対象物の搬入口及び搬出口を有するチャンバと、
前記照射対象物を前記搬入口側から前記搬出口側に搬送する搬送手段とを備え、
前記電子線照射装置は、前記チャンバ内に配置され、前記電子放出部材から放出された前記電子線を前記チャンバ内の所定の照射位置に向けて出射させる出射部を有し、
前記チャンバは、前記出射部における前記搬入口側の壁部に沿うように、前記照射位置に向けて不活性ガスを流通させる第１の流路を有していることを特徴とする電子線照射システム。
【請求項２】
前記チャンバは、前記出射部における前記搬出口側の壁部に沿うように、前記照射位置に向けて不活性ガスを流通させる第２の流路を更に有していることを特徴とする請求項１記載の電子線照射システム。
【請求項３】
前記第１の流路を流通する前記不活性ガスの流量は、前記第２の流路を流通する前記不活性ガスの流量よりも大きいことを特徴とする請求項２記載の電子線照射システム。
【請求項４】
前記搬入口を遮るように、前記照射対象物の搬送方向の上流側に向けて不活性ガスを吹き出すエア吹出手段を更に備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の電子線照射システム。
【請求項１】
電子線を放出する電子放出部材を有する電子線照射装置と、
前記電子線の照射対象となる照射対象物の搬入口及び搬出口を有するチャンバと、
前記照射対象物を前記搬入口側から前記搬出口側に搬送する搬送手段とを備え、
前記電子線照射装置は、前記チャンバ内に配置され、前記電子放出部材から放出された前記電子線を前記チャンバ内の所定の照射位置に向けて出射させる出射部を有し、
前記チャンバは、前記出射部における前記搬入口側の壁部に沿うように、前記照射位置に向けて不活性ガスを流通させる第１の流路を有していることを特徴とする電子線照射システム。
【請求項２】
前記チャンバは、前記出射部における前記搬出口側の壁部に沿うように、前記照射位置に向けて不活性ガスを流通させる第２の流路を更に有していることを特徴とする請求項１記載の電子線照射システム。
【請求項３】
前記第１の流路を流通する前記不活性ガスの流量は、前記第２の流路を流通する前記不活性ガスの流量よりも大きいことを特徴とする請求項２記載の電子線照射システム。
【請求項４】
前記搬入口を遮るように、前記照射対象物の搬送方向の上流側に向けて不活性ガスを吹き出すエア吹出手段を更に備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の電子線照射システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−１２８９６９（Ｐ２００８−１２８９６９Ａ）
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１７４９５（Ｐ２００６−３１７４９５）
【出願日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
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