JP4839511B2

JP4839511B2 - 紫外線センサ

Info

Publication number: JP4839511B2
Application number: JP2001009049A
Authority: JP
Inventors: 隆志麻田; 吉次中島
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2001-01-17
Filing date: 2001-01-17
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2021-01-17
Also published as: JP2002214041A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紫外線センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば印刷の分野では、紫外線硬化型のインクを印刷した後に紫外線照射装置から紫外線を照射することでインクを急速に硬化させるという生産性の向上を図った印刷方式がある。この種の印刷方式に利用される紫外線照射装置では、印刷品質ばらつきを抑えたり、ランプ寿命を知るために、紫外線光源の光量をモニタリングする必要がある。
【０００３】
このような用途に使用されていた従来の紫外線センサは、紫外線を受けて電気信号に変換する半導体素子を備え、これを紫外線の照射領域に設置するようになっていた。ところが、この半導体素子は耐熱性が低く、また、紫外線による劣化が生じ易いため、紫外線センサの前面にシャッターを設けて間欠的に紫外線光量を測定せざるを得ないという欠点があり、紫外線の常時監視を可能にすることが要望されていた。
【０００４】
そこで、例えば特開2000-258247号公報に示されるように、紫外線を受けて可視光に変換する蛍光体を備え、その蛍光体からの光を光ファイバーによって半導体素子に導いて電気信号として計測する構成が考えられている。これによれば、高エネルギーの紫外線が半導体素子を直接に照射しないから耐久性に優れており、紫外線の常時監視が可能になるという利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の紫外線センサでは、蛍光体が露出しているため、これを粉塵が生じやすい場所、例えば、印刷装置のインキ硬化装置に設置した場合には、蛍光体の表面に粉塵が付着して紫外線の受光量が徐々に低下し、正確な光量をチェックすることができなくなるという問題点があった。もちろん、蛍光体を覆うようにガラス板やガラス筒を取り付けることも考えられるが、今度は、そのガラス板等に粉塵が付着し、次第に受光量に影響を与えることになる。また、蛍光体やガラス板に付着した粉塵は定期的に除去すればよいのではあるが、実際には、紫外線照射装置の奥深くに設置された紫外線センサに手を差し入れ、こびり付いた粉塵を完全に除去する作業は容易ではなく、その点の改善が求められていた。
【０００６】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、紫外線光源の連続モニタリングを可能とし、かつ、長期間にわたり紫外線光量を正確に測定することができる紫外線センサを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
全周から紫外線を受光可能であって紫外線を受けて可視光を発光する蛍光体を備えた円筒型をなすセンサ本体と、このセンサ本体の一端側に前記センサ本体と一体化して形成された取付基部と、前記センサ本体の他端部から挿入されて前記蛍光体の外周を覆う透光性保護筒と、この透光性保護筒の一端部に備えられた保護筒キャップと、前記センサ本体の取付基部に連結されて前記蛍光体からの光を光電変換部へ導く光ファイバとを備え、前記保護筒キャップが前記センサ本体の他端部に対して着脱可能とされており、前記保護筒キャップが前記透光性保護筒の一端部を押さえて前記透光性保護筒の他端部を前記取付基部に押し付けて固定することで、前記透光性保護筒が前記センサ本体に対して着脱可能に取り付けられた構成に特徴を有する。
【０００８】
また、本発明に係る紫外線センサを使用した紫外線照射装置は、紫外線の被照射面に対向して紫外線ランプを設けると共に、前記被照射面とは反対側に反射板を設け、前記紫外線ランプからの紫外線量を計測する紫外線センサを備えた紫外線照射装置において、前記反射板に排気のための通気開口を設け、前記紫外線センサは前記通気開口を通って漏れる紫外線が照射する位置に設けることが好ましい。
【０００９】
また、紫外線の被照射面に対向して紫外線ランプを設けると共に、前記被照射面とは反対側に凹面反射板を設け、前記紫外線ランプからの紫外線量を計測する紫外線センサを備えた紫外線照射装置において、前記凹面反射鏡のうち前記紫外線ランプを通って前記被照射面に直交する線が交差する位置に通気開口を設け、前記紫外線ランプ側から前記凹面反射鏡の裏側に向けて冷却風を流し、前記紫外線センサは前記通気開口を通って漏れる紫外線が照射する位置に設けることが好ましい。
【００１１】
【発明の作用、および発明の効果】
請求項１の紫外線センサによれば、センサ本体は円筒型をなし、そのセンサ本体の一端側に設けられた取付基部に例えばナットを螺合することで所要位置に取り付けられる。このような取付構造の場合、センサ本体の軸周りの取付け角度がばらつきやすいが、本発明ではセンサ本体は円筒形をなして全周から紫外線を受光可能となっているから、取付け角度を気にすることなく、取付け作業を行うことができる。
【００１２】
また、センサ本体に内蔵されている蛍光体によって紫外線を可視光に変換し、これを光ファイバによって光電変換部に導く構成であるから、熱や紫外線による影響を受けやすい光電変換部は紫外線が照射されない安全な場所に設置でき、紫外線の常時計測が可能であり、また、耐久性も高い。
そして、センサ本体はその外側に透光性保護筒が嵌合され、これが保護筒キャップによって軸方向に押さえて固定されている。このため、仮に粉塵等の汚れが付着し易い環境で使用されても、汚れは蛍光体ではなく、透光性保護筒の外側に付着することになる。そして、限界以上の汚れが付着した場合には、保護筒キャップを取り外すことで、透光性保護筒をセンサ本体から簡単に抜き取ることができる。したがって、汚れが透光性保護筒にこびり付いたとしても、その透光性保護筒を取り外して作業を行い易い場所で清掃を行うことができ、メンテナンス作業が容易である。これにて長期間にわたり、正確な紫外線量の計測が可能となる。
【００１３】
本発明の紫外線センサを使用した前記紫外線照射装置によれば、反射鏡に通気開口が形成されているため、反射鏡内の高温の空気はその通気開口から反射鏡の裏側に向かって流れ、紫外線ランプや反射鏡自体が冷却される。そして、その通気開口から紫外線が漏れ出ることを利用して反射鏡の裏側に紫外線センサを配置しているから、紫外線センサを紫外線の照射の邪魔にならない位置に置くことができ、全体の構造が合理的になる。
【００１４】
また、反射鏡に通気開口を形成するとはいえ、それは反射鏡のうち紫外線ランプを通って被照射面に直交する線が交差する位置に設けているから、通気開口の陰が被照射面に形成されることがなく、照射光量を均一にすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に本発明の一実施形態について、図１〜図５を参照しつつ、詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る紫外線センサ１の全体を示す斜視図である。このセンサ１は、測定しようとする紫外線が照射される位置に配置されるセンサ本体３と、このセンサ本体３に連結した光ファイバ５と、その光ファイバ５の端部が接続される光電変換部７とからなる。センサ本体３は後に詳述するが内部に紫外線を受けて可視光を発光する蛍光体９を備え、その可視光を光ファイバ５により光電変換部７に導き、前記蛍光体９からの可視光ひいては紫外線の光量に応じた電気信号を発生し、それが所定値以下である場合に警告信号を発するようにされている。
【００１８】
さて、センサ本体３は図２に示すように、例えばステンレスパイプ製のセンサカバー２３の一端側にステンレス鋼製の取付基部３０を一体化してなり、その取付基部３０にはセンサカバー２３の反対側から設けられたフェルール挿入孔２７が軸方向に貫通して形成されている。このフェルール挿入孔２７には、同図に示すように光ファイバ５の先端に取り付けたフェルール２８がねじ込んで取り付けられるようになっており、その取付状態で光ファイバ５はセンサカバー２３の内部に臨む。そして、上記センサカバー２３には多数の透孔２９Ａが外周面から径方向に貫通して形成されており、その内部に軸方向に沿って収容した蛍光体９に外部からの紫外線が透孔２９Ａを通って照射可能となっている。なお、この透孔２９Ａはセンサカバー２３の全周に均一分布で形成されており、したがってセンサカバー２３の全周から紫外線を受光可能である。
このセンサ本体３の取付基部３０には、外周面に取付ネジ部３２が形成されており、ここに例えば２個のナット３４が座金３６を挟んで螺合されている。
【００１９】
一方、上記センサ本体３の他端部では、センサカバー２３の他端側にキャップ取付部３８が一体化されている。そして、センサ本体３には例えば石英ガラス製の透光性保護筒４０がセンサ本体３の他端側から挿入してあり、その一端部が前記取付基部３０の端面に接触した状態でセンサカバー２３の外周を覆っている。そして、センサ本体３の他端部には前記キャップ取付部３８に保護筒キャップ４１がかぶせられてあり、この保護筒キャップ４１によって透光性保護筒４０をセンサ本体３の取付基部３０側に押し付けて固定している。なお、この保護筒キャップ４１の透光性保護筒４０側の端部近くには、径方向に貫通するネジ孔４３が形成されており、ここに止めねじ４５を螺合して保護筒取付キャップ４１の緩み止めがなされている。
【００２０】
次に、上記構成の本実施形態の紫外線センサ１を組み込んだ紫外線照射装置の一例を図４，５により説明する。この紫外線照射装置は例えば紫外線硬化型インクの印刷装置の後段に設けられ、図示しない紙に印刷されたインクを急速に硬化・乾燥させるためのものである。
【００２１】
インクが印刷された紙は図５の左右方向に沿って搬送されるようになっており、したがって紫外線の被照射面は同図のＡで示される。ハウジング５０内では、この被照射面Ａに対向して紫外線ランプ５１が図５の紙面に直交する方向に延びて設けられており、紫外線ランプ５１に関して被照射面Ａとは反対側に凹面反射鏡５３がハウジング５０に固定されている。この凹面反射鏡５３は、断面が例えば９０°の角度領域に沿って弧状をなす２枚の四分円凹面反射鏡５３，５３を並べて半円柱状をなすように構成したもので、紫外線ランプ５１から被照射面Ａとは反対側に向けて照射される紫外線を反射して被照射面Ａに向かわせる。これらの２枚の四分円凹面反射鏡５３は、紫外線ランプ５１の上方で隙間を開けて配置してあり、この隙間により凹面反射鏡５３のうち紫外線ランプ５１を通って前記被照射面Ａに直交する線が交差する位置に、通気開口５５を形成した形態としている。
【００２２】
そして、ハウジング５０内のうち上記凹面反射鏡５３の上方空間は、図示しない吸気装置によって減圧されるようになっている。これにて凹面反射鏡５３の下方の空気が紫外線ランプ５１および凹面反射鏡５３の下面に接して流れながら通気開口５５を通って凹面反射鏡５３の裏側に流れる。ハウジング５０の側壁にはＬ型ブラケット５７が取り付けられ、その先端に上述した紫外線センサ１のセンサ本体３が取り付けられていて、そのセンサ本体３に通気開口５５を通って漏れ出る紫外線が照射されるようになっている。この紫外線センサ１は、Ｌ型ブラケット５７に設けた取付孔（図示せず）に取付基部３０を貫通させ、その取付孔の両側からナット３４，３４を螺合して締め付け固定されている。
【００２３】
本実施形態は以上の構成であり、次にその作用を説明する。
本実施形態の紫外線センサ１を紫外線照射装置に組み込むには、Ｌ型ブラケット５７にセンサ本体３を取付け、センサ本体３と光電変換部７との間を光ファイバ５によって連結する。センサ本体３をＬ型ブラケット５７に取り付ける際、センサ本体３の取付基部３０をＬ型ブラケット５７の取付孔に挿通し、その取付基部３０にナット３４，３４を螺合する構造であるから、センサ本体３の軸周りの取付け角度がばらつくことがある。しかし、本実施形態ではセンサ本体３は円筒形をなして全周から紫外線を受光可能となっているから、取付け角度を気にすることなく、センサ本体３の取付け作業を行うことができる。
【００２４】
また、センサ本体３に内蔵されている蛍光体９によって紫外線を可視光に変換し、これを光ファイバ５によって光電変換部７に導く構成であるから、熱や紫外線による影響を受けやすい光電変換部７は紫外線が照射されない安全な場所に設置でき、紫外線の常時計測が可能であり、また、耐久性も高い。
【００２５】
ところで、本実施形態の紫外線照射装置の運転時には、凹面反射鏡５３の上方空間は吸気装置によって減圧され、凹面反射鏡５３の下方の空気が紫外線ランプ５１および凹面反射鏡５３の下面に接して流れながら通気開口５５を通って凹面反射鏡５３の裏側に流れる。これにより紫外線ランプ５１および凹面反射鏡５３が効率的に冷却される。また、この通気開口５５は紫外線光量の計測のためにも利用されている。すなわち、紫外線ランプ５１から照射された紫外線は通気開口５５を通ってセンサ本体３に照射され、紫外線光量が所定量を下回ることになると、光電変換部７から警告信号が出力される。
【００２６】
このように通気開口５５を冷却と紫外線光量の計測との双方に利用したことから、その通気開口５５を通って流れる冷却風に乗じて印刷紙の紙粉やインキミストが紫外線センサ１のセンサ本体３に付着することが懸念される。これに対して本実施形態では、センサ本体３の外周に透光性保護筒４０が嵌合されているから、センサ本体３に粉塵が付着することを確実に防止できる。特に、センサ本体３は多数の透孔２９Ａを有するセンサカバー２３を備えるから粉塵がその透孔２９Ａに付着すると、その除去に苦慮するところとなるが、本実施形態ではセンサ本体３への粉塵付着は確実に防止できるから、透孔２９Ａの目詰まり等の問題が発生することはない。
【００２７】
また、長期間の使用によって透光性保護筒４０の外周に粉塵がこびり付くようになるが、この場合には、センサ本体３の保護筒キャップ４１を取り外せば、透光性保護筒４０を簡単に取り外すことができる。そこで、その透光性保護筒４０を狭い紫外線照射装置内から取り出し、例えば作業台上で洗剤等を使用して簡単に洗浄すればよく、洗浄後は再びセンサ本体３に挿着して保護筒キャップ４１を螺合すれば清掃作業が完了するから、メンテナンス作業は極めて簡単である。
【００２８】
本発明の技術的範囲は、上記した実施形態によって限定されるものではなく、例えば、次に記載するようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。その他、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶものである。
【００２９】
本実施形態では、センサ本体３は、光ファイバ５の先端に取り付けたフェルール２８により光ファイバ５と接続されているが、センサ本体３に直接に光ファイバ５を固定した構造としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す紫外線センサの全体の斜視図
【図２】センサ本体の断面図
【図３】図２のＡ−Ａ線で切断した断面図
【図４】本発明の一実施形態を示す紫外線照射装置の断面図
【図５】図４のＢ−Ｂ線で切断した断面図
【符号の説明】
５…光ファイバ
９…蛍光体
３０…取付基部
３８…キャップ取付部
４０…透光性保護筒
４１…保護筒キャップ

Claims

全周から紫外線を受光可能であって紫外線を受けて可視光を発光する蛍光体を備えた円筒型をなすセンサ本体と、このセンサ本体の一端側に前記センサ本体と一体化して形成された取付基部と、前記センサ本体の他端部から挿入されて前記蛍光体の外周を覆う透光性保護筒と、この透光性保護筒の一端部に備えられた保護筒キャップと、前記センサ本体の取付基部に連結されて前記蛍光体からの光を光電変換部へ導く光ファイバとを備え、前記保護筒キャップが前記センサ本体の他端部に対して着脱可能とされており、前記保護筒キャップが前記透光性保護筒の一端部を押さえて前記透光性保護筒の他端部を前記取付基部に押し付けて固定することで、前記透光性保護筒が前記センサ本体に対して着脱可能に取り付けられていることを特徴とする紫外線センサ。