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在应用区域中把UV辐射施加到衬底的设备及其制造方法

申请号 CN201480048601.8 申请日 2014-06-30 公开(公告)号 CN105722607B 公开(公告)日 2019-06-18
申请人 欧瑞康表面解决方案股份公司; 普费菲孔; 发明人 O.泽格;
摘要 本 发明 涉及一种用于在应用区域中以UV 辐射 加载衬底的设备,其中所述设备包括:不仅辐射UV辐射而且辐射可见光和红外辐射到空间 角 中的辐射源、主要反射UV辐射并且主要透射VIS和IR辐射的辐射选择性的转向镜,其特征在于,所述转向镜包括至少两个平的镜条带,所述镜条带相互倾斜。
权利要求

1.用于在应用区域中把UV辐射施加到衬底的设备,其中所述设备包括:
不仅辐射UV辐射而且辐射可见光和红外辐射到空间中的包括反射体的辐射源,主要反射UV辐射并且主要透射VIS和IR辐射的辐射选择性的转向镜,
其特征在于,所述转向镜包括至少两个平的镜条带,所述镜条带相互倾斜,使得它们将来自所述辐射源的发散的直接辐射朝应用区域的方向反射并且在此至少减少发散并且因此导致在所述应用区域中的面积强度的提高。
2.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述转向镜包括三个平的镜条带。
3.根据以上权利要求中任一项所述的设备,其特征在于,所述设备包括用于调准所述镜条带的取向的机构。
4.用于制造根据权利要求1所述的设备的方法,所述方法具有以下步骤:
提供能够不仅辐射UV辐射而且辐射可见光和红外辐射到空间角中的包括反射体的辐射源,
提供能够基本上反射所述UV辐射并且基本上透射VIS和IR辐射的辐射选择性的转向镜,
其特征在于,为了提供转向镜,至少一个平的玻璃板以基于薄膜层系统的干涉滤波器来涂覆,其中所述干涉滤波器在预先确定的入射角的情况下基本上反射UV辐射并且基本上透射VIS和IR辐射,并且在所述涂覆之后,所述至少一个玻璃板被分割成条带,并且至少两个条带装配在保持装置上,使得所述条带相互倾斜并且将来自于所述辐射源的发散的直接辐射朝应用区域的方向反射并且在此至少减少发散并且因此导致在所述应用区域中的面积强度的提高。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,使用以不同干涉滤波器涂覆的玻璃板的条带来组成所述转向镜。
6.根据权利要求4-5中任一项所述的方法,其特征在于,所述转向镜包括三个条带。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述转向镜包括恰好三个条带。

说明书全文

在应用区域中把UV辐射施加到衬底的设备及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及在应用区域中把UV辐射施加到衬底的照射设备及其制造方法。

背景技术

[0002] UV硬化漆应用在许多不同领域中。硬化在此基本上理解为聚合物链的交联。在UV硬化漆中,该交联通过UV辐射引发。
[0003] 然而,通常这些漆当其施加到工件上时包含溶剂,所述溶剂在硬化之前必须被蒸馏。所述蒸馏可以通过使温度提高超过环境温度加速。温度越高,溶剂的蒸馏越快。然而,在此不允许超过一定的、与漆相关的温度(玻璃温度、化学分解温度)。同样地不允许超过工件材料的变形温度。
[0004] 高强度的UV辐射源基于气体放电灯,所述气体放电灯除了所期望的UV辐射也发射强的可见光(VIS)和红外辐射(IR)。VIS和IR在漆的硬化中有助于附加的重要的温度上升。但在此必须避免温度在硬化过程期间上升超过漆的玻璃温度。值得期望的是,尽可能地抑制VIS和IR贡献,但在此尽可能少地失去UV辐射。
[0005] 通常的UV辐射源由气体放电灯和反射体元件组成,反射体元件聚集朝背离工件的方向发射的UV辐射并且将其朝应用区域的方向反射。因此,朝应用区域传播的UV辐射由直接辐射和反射辐射组成。在基本上线性的源的情况下,灯基本上是管状的。但灯也可以由一系列单独的基本上点状的、布置成一排的灯组成。
[0006] 现在为了减弱灯的所发射的辐射的所不期望的落在应用区域中的VIS和IR份额,可以使反射体元件配备有涂层,所述涂层尽可能少地反射VIS和IR辐射。这可以通过吸收层实现,但涂层优选被实施为二色性薄膜,所述二色性薄膜一方面高度反射UV份额,并且透射VIS和IR,也即将其从应用区域偏转开。如此实施的UV源根据反射元件(通常是柱状的椭圆元件)使应用区域中的VIS和IR辐射减小在2-5范围内的一个因子。
[0007] 然而,通过这种方式,对于直接辐射没有发生VIS和/或IR份额的减弱。此外,VIS和IR辐射的未被反射体的涂层透射的主要剩余份额也还到达应用区域中。
[0008] VIS和IR辐射的进一步抑制可以通过附加的、定位在直接辐射的光程中的转向镜来实现。该转向镜应尽可能好地反射UV辐射,但尽可能差地反射VIS和IR辐射。该转向镜实施为平的镜。通常应用具有二色性薄层、即过滤涂层的玻璃板,所述薄层与UV源的主射束成45°地布置。于是,所述应用区域在通过转向镜反射的UV辐射的光程中位于下游。
[0009] UV辐射通过该转向镜转向90°,而VIS和IR辐射被透射并且因此没有被转向到应用区域。
[0010] 根据反射体元件和转向镜,实现了VIS和IR辐射以因子10至超过20的抑制。在无转向镜的情况下,如上面所描述的那样,仅仅实现2-5的减弱因子。借助灯的反射体元件通常可以聚集UV辐射的超过80%,然而,借助附加的转向镜根据实施和几何布置通常直至应用区域失去UV辐射的30%-50%。由此得出UV/(VIS和IR)的光功率在超过具有通常所使用的平均压气体放电灯的相对份额的10:1的范围内的比例。而没有转向镜的情况下,该比例通常仅仅为2:1至4:1。具有转向镜的该较小的UV辐射如果可用可能通过更强的UV灯来补偿,而在此不过度提高VIS和IR辐射份额。然而,在强化的UV源的情况下,灯的必要冷却对功率增加设置了技术上的和经济上的边界;所述边界可能在应用情况中导致与UV源的更大间距,这又减小了应用区域中的所期望的UV辐射强度。
[0011] 然而,二色性转向镜的使用导致UV源和应用区域之间的光路的延长,通常延长转向镜的长度的约70%。
[0012] 相应的状况在图1中关于反射体辐射并且在图2中关于直接辐射示出。在图中,UV辐射作为点线示出,而VIS和IR的辐射作为虚线示出。总辐射通过实线示出。
[0013] 在此,在图2中明显的是,所反射的UV辐射的大部分不传播至在图中通过阴影示出的应用区域。
[0014] 因此,光程的延长对于直接辐射主要有以下结果:基于辐射的张角,尤其在应用区域中也减小每单位面积的UV辐射强度(面积强度)。为了硬化漆层,需要确定的剂量,所述剂量通过辐射强度与曝光时间的乘积(更准确地说,通过强度的时间积分)得出。为了实现所需的剂量,上述较小的面积强度仅仅通过曝光时间的延长来补偿。这导致更长的处理时间并且因此导致更高的处理成本。
[0015] 然而,上述较小的面积强度可能还具有附加的严重缺点:通用的UV硬化的漆示出关于面积强度的非线性硬化特性。这意味着,硬化程度不单单与曝光剂量成比例,而是从确定的阈值起随着更小的面积强度超比例地下降。在过小的面积强度的情况下,甚至不再能够实现完全的硬化。
[0016] 较小的面积强度可以通过以下方式部分地补偿,即选择反射体元件的配置,使得光以经大致准直的或者甚至部分聚焦的形式偏转到应用区域中。在具有倾斜的侧面或者凹处的非平坦的部件的情况下具有以下缺点:把实质上少的UV光施加到这些区域。如果这些平的区域的由此引起的过度曝光不随之带来缺点,并且还能够实现最小所需的强度,必要时可以通过较长时间的曝光实现所需要的曝光剂量。如果这不是如此,则还存在在部件相对于UV源进行相对运动期间部件的旋转的可能性,但该附加运动意味着在用于运动的装置和部件的保持装置方面显著的更多耗费和在硬化设备中部件的较小的布置密度和曝光时间的显著延长方面的缺点。
[0017] 这些与转向镜的使用相关的缺点又可以通过更高功率的UV源来绕开。然而,除了更强的UV源的更高的成本之外,待导走的附加废热附加地是重要的。在具有高的UV辐射功率的应用中,如其在生产技术的应用中所使用的那样,提高的系统温度不仅导致工艺漂移而且导致设备和装置上的加速的老化缺陷。虽然这些通常可以借助附加的冷却装置来降低或者消除,但这又与附加的投资和运行成本相关。

发明内容

[0018] 发明人已经发现,上述缺点可以通过具有基本上凹形的表面形状的转向镜来显著减少。在此,借助弯曲不仅可以容易地补偿延长的光程,而且至少在一个平面中可以实现所反射的UV辐射的部分聚焦,这导致面积强度的提高。弯曲的转向镜的形状在此与应用区域的精确位置和取向相关。
[0019] 弯曲的转向镜的衬底在此优选对于VIS和IR辐射是可穿透的。因此,例如考虑玻璃和塑料作为衬底材料,其中要考虑的是,衬底遭受高温和UV残余辐射。然而也可能的是,对于衬底选择高效吸收VIS和IR的材料,但所述材料通过所吸收的功率强烈加热并且因此必须被单独冷却。
[0020] 为了实现光学上所需的特性,可以以干涉滤波器涂覆凹形弯曲的玻璃表面。干涉滤波器例如被构造为薄层交替层系统,其中,接近表面的层负责UV辐射的反射并且交替层系统整体上构成用于VIS和IR辐射的抗反射层。然而,仅仅借助耗费可以克服与弯曲玻璃表面制造相关的问题。此外,挑战是干涉滤波器的光学特性的角度相关性。一方面在弯曲表面的涂覆中困难是,在整个光学相关的表面上实现均匀的涂覆。另一方面,该实施方式对于最优工作模式要求所谓的梯度滤波器,以便考虑不同的、与位置相关的入射角。然而,可用的涂覆技术能够至少部分地克服所述问题,即使这与大的耗费并且因此又与成本相关。
[0021] 在具有弯曲镜的解决方案中添加了以下问题:在一些应用中辐射源与辐射的应用区域的距离有时发生改变。这例如是以下情况:一方面必须把位于一个平面内的UV辐射施加到配备有漆层的大的衬底,但借助相同的硬化设备也应把UV辐射施加到小的、定位在主轴上的衬底,其中,基于主轴,衬底和因此应用区域更接近转向镜。在最不利的情况下,于是需要通过具有其他曲率的转向镜更换弯曲的转向镜。
[0022] 因此,存在对待简单实现的、然而高效的用于UV辐射的照射设备的需求,借助所述照射设备实现了,把足够面积强度的UV辐射施加到应用区域。
[0023] 根据本发明,根据一种优选的实施方式通过以下方式解决所述任务,使用由平坦镜条带组成的转向镜,其中,平坦镜条带相互倾斜,使得它们至少大致重现所期望的曲率。使用至少两个条带,然而优选使用多于两个并且特别优选地使用三个条带。具体地,根据本发明的用于在应用区域中把UV辐射施加到衬底的设备,其中所述设备包括:不仅辐射UV辐射而且辐射可见光和红外辐射到空间角中的包括反射体的辐射源,主要反射UV辐射并且主要透射VIS和IR辐射的辐射选择性的转向镜,其特征在于,所述转向镜包括至少两个平的镜条带,所述镜条带相互倾斜,使得它们将来自所述辐射源的发散的直接辐射朝应用区域的方向反射并且在此至少减少发散并且因此导致在所述应用区域中的面积强度的提高。相应地,根据本发明用于制造所述设备的方法,所述方法具有以下步骤:提供能够不仅辐射UV辐射而且辐射可见光和红外辐射到空间角中的包括反射体的辐射源,提供能够基本上反射所述UV辐射并且基本上透射VIS和IR辐射的辐射选择性的转向镜,其特征在于,为了提供转向镜,至少一个平的玻璃板以基于薄膜层系统的干涉滤波器来涂覆,其中所述干涉滤波器在预先确定的入射角的情况下基本上反射UV辐射并且基本上透射VIS和IR辐射,并且在所述涂覆之后,所述至少一个玻璃板被分割成条带,并且至少两个条带装配在保持装置上,使得所述条带相互倾斜并且将来自于所述辐射源的发散的直接辐射朝应用区域的方向反射并且在此至少减少发散并且因此导致在所述应用区域中的面积强度的提高。优选地使用以不同干涉滤波器涂覆的玻璃板的条带来组成所述转向镜。
[0024] 因此,可以以简单的方式避开弯曲形状的两个主要缺点。可以进行镜条带的涂覆,使得首先涂覆平的玻璃。接着将如此涂覆的玻璃板分割成条带并且将这些条带固定到保持元件中。该保持元件被设计成,使得镜条带中的每一个相对于UV源的主射束以一取向以一预先确定的角度放置。选择各个角,使得尽可能多的UV辐射落到应用区域中。通过镜条带基本上透射VIS和IR辐射的方式,在应用区域中的该份额在任何情况下少地保持。
[0025] 借助针对每个镜条带的薄膜镜层的光谱特性的合适的各自选择,还可以进一步优化两个要求。因此,对于每个角可以以针对该角特定优化的薄膜干涉滤波器涂覆特殊的玻璃板。于是,根据本发明的转向镜由不同地涂覆的玻璃板的条带组成。
[0026] 根据本发明的一种特别优选的实施方式,设计固定装置,镜条带借助所述固定装置固定在保持装置上,使得所述固定装置至少可以在一定的角度范围上围绕与镜条带的较长棱边平行的轴线旋转。由此能够实现:调节转向镜的所重现的曲率并且因此对于不同的应用平面优化UV辐射功率。
[0027] 借助镜区段的可调节的角度,可以使具有凹处和侧面的三维部件的不同表面元件的照明显著更均匀并且因此对其进行改善,其方式是,调节所述区段,使得光以具有在宽的角度范围上的射束份额的聚焦的形式入射到应用区域中。尽管因此对于平的区域引起略微较小的强度,但是因此实现在部件的整个表面上的均匀曝光。该实施方式允许角度分布与照射光的空间分布的简单的并且主要是灵活的匹配。所述镜区段的角度的匹配也可以通过外部可控制的驱动装置来实现,这开创了以下可能性:过程技术受控地优化地执行不同地成型的元件的曝光。在另一种改进方案中,可以通过如此实施的驱动装置使镜也与工件的通过应用区域的经过运动同步地运动。
[0028] 通过这种方式可以动态地匹配并且优化地实现工件表面形状的照明。附图说明
[0029] 现在借助附图示例性地详细阐述本发明。
[0030] 图1示出具有平坦的转向镜的UV照射设备以及反射体辐射的光程。
[0031] 图2示出根据图1的照射设备以及直接辐射的光程。
[0032] 图3示出根据本发明的一种优选的实施方式的照射设备,其中转向镜由三个镜条带构成。
[0033] 图4示出用于根据本发明的转向镜的一种可能的保持装置。
[0034] 图5中示出在图4中示出的保持装置的相应俯视图。
[0035] 图6a示出硬化单元。
[0036] 图6b同样示出硬化单元。
[0037] 图7示出待加工的部件,其横截面是圆区段。
[0038] 图8示出剂量的与位置相关的曲线。
[0039] 图9示出UV源的功率与部件的运动同步的变化。
[0040] 图10分别针对图6a和图6b的配置示出UV辐射剂量在所采用的部件的表面上的局部分布的结果。

具体实施方式

[0041] 实际上,衬底经常通过应用区域运动。例如当其装配在所谓的主轴上时,沿着圆周运动。由此实现漆的重复性曝光。借助该运动进一步减小所不期望的温度升高,因为表面在背离应用区域的旋转的角度范围期间可以冷却。
[0042] 下面,进行在通过应用区域运动的平的衬底上积聚的UV剂量(=强度x时间)的定量比较,其中参考无二色性镜的情况,对于该情况假设剂量=100。二色性镜在这里假设的情况中对于UV辐射具有约93%的反射效率并且对于VIS和IR辐射具有约92%的透射效率。对于在应用区域中的UV剂量,确定约65的值,而对于VIS+IR剂量确定约25的值,也即通过平的二色性镜使所不期望的辐射减小75%,而使所期望的UV辐射仅仅减小30%。
[0043] 如果现在从平的转向镜转变到两个相互倾斜的镜条带,则产生79的实质更高的UV剂量,(与针对平的转向镜的65相比)。与此相对,VIS和IR剂量略微增加到28(与针对平的转向镜的25相比)。
[0044] 随着转向镜的进一步划分成3个条带,如在图3中所示的那样,还可以进一步改善应用区域中的UV剂量。对于在图2中示意性地示出的该情况而言,获得83的UV剂量,也即相对于平的转向镜30%的增加,而VIS和IR剂量仅仅增加到约29。
[0045] 随着增加数目的镜区段,理论上可以进一步改善转向到应用区域中的UV光的效率。但条带棱边的数目于是也增加,在所述条带棱边处发生损耗。附加地,在该多区段镜的制造方面的耗费增加。
[0046] 除了对于UV硬化重要的UV辐射剂量之外,对于一定的硬化过程必须在一定的持续时间内超过UV辐射的强度阈值。对于所列举的示例的平的转向镜的情况达到约45个单位的强度最大值,而对于由两个镜条带组成的转向镜达到约60的值并且在图3中所示的具有三个条带的情况中甚至达到约80的值。因此,借助二色性镜被划分成条带,几乎可以达到与在无该镜的结构的情况下相同的面积强度。
[0047] 因此,在硬化和剂量的非线性关系的情况下,可以进一步确保所述面积强度阈值的达到。
[0048] 借助本发明实现应用区域中的所期望的UV辐射强度的显著增加,而不必忍受所不期望的VIS和IR辐射强度的明显增加。其影响是,可以相应更短地实现UV敏感漆的硬化步骤,并且因此每单位时间可以以更高的时钟频率硬化更多个部件。替代地,借助较弱的UV光源可以取得等值的结果,其优点是较弱的UV光源的更有利的购置价格和更低的运行成本。此外,UV光引导到应用区域中的较高效率具有以下优点,一方面设备的和尤其配备有温度敏感漆的衬底所在的应用区域的必要冷却装置可以较小地确定尺寸并且可以较少耗费地构造,并且另一方面可以在应用中以较少的能量消耗运行。在生产技术设备中,硬化过程的全部废热必须借助强的空气冷却装置排出,以便将应用区域中的温度升高保持得低。在这些空气流中必须借助强的过滤防止灰层颗粒到达流中并且因此到达一开始还处于粘稠状态中的漆表面上并且在那里粘附地保持。通过所不期望的辐射的减小或者UV光引导方面的效率的改善引起的所需空气流的任何减少如在本发明中所示的那样导致所需空气流的可能的减少。
[0049] 以由三个镜条带构造的转向镜为例,在图4中示出用于镜条带的保持装置。在附图中仅仅以虚线标出镜条带的横截面。保持装置包括固定元件3、7、9和11,所述固定元件在条带上布置、例如夹紧在较短的棱边上。条带的固定元件3在此通过借助关节15连接的接片13、17与相邻条带的固定元件7连接。中央条带的固定元件9在此通过借助关节21连接的接片19、23与另一相邻条带的固定元件11连接。转向镜的外部条带具有附加的固定元件25和
29。所述附加的固定元件固定在圆弧27、31上。为了进行调准,可以沿着所述圆弧移动并且然后固定所述固定元件。圆弧27属于理论上的圆,其中心位于关节15中。圆弧31属于理论上的圆,其中心位于关节21中。
[0050] 优选地,在如此布置的镜条带的两侧处设置这样的保持装置。在图5中,示出与此相应的俯视图。借助该保持装置可以简单地调节和调准镜条带的倾斜。
[0051] 本发明的另一个方面涉及用于工件借助UV光的可控制的照明的装置和工艺,所述UV光用于硬化UV敏感的表面上漆。
[0052] 所述方面尤其涉及用于硬化表面上的UV敏感的漆层的UV曝光装置,其具有朝向在三维工件上的漆表面的均匀的或者遵循确定的轮廓的照明的焦点。
[0053] 表面上漆用于如机械的和化学的保护层的表面改进的不同功能,但也用于如特定的装饰性的特性如着色或者光反射或者光散色的功能。所使用的漆通过喷射方法、浸入方法或者涂抹方法作为薄膜施加到待涂覆的部件上并且随后借助硬化方法被引入具有所期望的特性的最终状态中。在硬化步骤中,给漆膜供给能量,以便加速硬化过程。在常规的漆的情况下,以红外辐射形式或者借助被加热的气体(空气)供给热能。借助合适的炉或者红外辐射体也可以在较复杂的表面几何结构上相对简单地均匀地硬化漆层。但在该方法中不利的是,该硬化过程的相对长的持续时间(通常在10分钟...100分钟之间),这尤其在批量生产过程中可能使得物流复杂并且易受流程的干扰影响。借助替代类型的漆——所述漆在添加UV光的情况下硬化,可以在很大程度上消除所述问题。通过以高强度的UV光源照射漆膜来实现硬化。因此,时间上可以显著缩短硬化步骤,曝光持续时间通常是1分钟...10分钟。然而,漆膜借助UV光的均匀照明尤其对于较复杂的表面和表面形状而言是挑战。在二维表面的情况下,借助棒状的线性UV源实现沿一个维度的均匀照明;沿另外维度的均匀性可以通过部件与UV源的相对运动来实现。在较复杂的表面几何结构的情况下,必须使部件相对于UV源附加地旋转和/或倾斜,这对于硬化设备中的部件的保持装置的机械学是一个特别的挑战,这自然导致在所硬化的薄膜的特性的和质量特征的统一性和均匀性方面的限制,或者限制了可处理的表面形状。
[0054] 所硬化的漆膜的基本薄膜特性需要UV光的最小剂量,借助过度曝光的改变可能对于这些特性而言是微小的。因此,在部件的表面上的确定位置处的UV光的缺少可以通过较长的曝光持续时间来补偿,其中因此过度曝光了其他区域。对于与剂量较紧要相关的特性,结果是均匀性的丧失。
[0055] 更均匀的照明可以通过用于部件的多重旋转的保持装置来实现。对此,这样的保持装置和装置在购置方面是成本高的,在操作方面是要求高的并且在应用方面是通常不灵活的。此外,通过设备最大给定的借助部件的载荷面的利用是较小的。
[0056] 因此,当前现有技术的问题可能是:
[0057] - 过度曝光;
[0058] - 特性不均匀,例如在经过度曝光的区域中的脆化,在不完全硬化的区域中机械上可较少负荷的薄膜特性。
[0059] - 用于部件的多重旋转的保持装置意味着在部件特定的保持装置的制造、提供、操作和仓储方面的显著更多耗费。
[0060] 首先必须澄清,如何使被施加漆膜的部件运动通过应用区域,UV源的UV光偏转到所述应用区域中。在与运动方向垂直的维度中的均匀照明通过照明几何结构沿该维度长形的形状实现(棒状的UV灯)。对于部件的运动的曲线形状,在此假设在柱体上的直线运动或者圆周运动,而不将根据本发明的以下方法限于此。图6a示意性地示出具有UV光源的硬化单元中的布置。UV灯的UV光通过反射体聚集并且引导到应用区域中,在所述应用区域中曝光并且因此硬化部件上的漆膜。随着UV源的全部光辐射在该空间区域中很大程度上被吸收,位于应用区域中的部件变热。但漆膜是温度敏感的,并且温度不允许超过最大值。该问题由于部件周期性地运动通过应用区域而缓和,通过这种方式,部件在其不处于应用区域中的时间期间冷却。对于具有受限大小的部件,优选在圆形轨道上进行周期性运动,其方式是,将部件固定在圆筒上并且该圆筒围绕其轴线运动。
[0061] 硬化单元的经扩展的实施方式在图6b中示出。借助对于UV灯的VIS光和IR辐射可穿透的、但对于UV高反射性的二色性镜将所不期望的VIS和IR辐射从应用区域导走,因此可以在硬化过程期间进一步限制温度上升。
[0062] 现在在下面示出具有较复杂的表面几何结构的部件的均匀曝光的根据本发明的方法,所述表面几何结构配备有UV敏感的漆层。作为示例描述柱状的部件,其横截面是圆区段(图7)。
[0063] 如果在圆筒上的该部件在圆周运动中被引导通过应用区域,则对于借助UV光曝光的剂量(=强度x时间)产生如在图8中所示的与位置相关的曲线,分别对于如图6a和6b中的硬化单元示出。
[0064] 剂量在圆形的柱体区段上从部件的中心到边缘减小约30%。根据本发明,现在与部件的运动同步地改变UV源的功率。在此,遵循确定的时间上的曲线形状来调节功率。为了阐明该原理,为清楚起见选择正弦状的曲线形状,其中相位与圆筒的转动运动以恒定关系保持(图9)。
[0065] UV光功率的该调制的频率通过部件在圆筒上的布置给定,其中从以下出发:将在圆筒的圆周上的部件之间的间距在紧密载荷的意义上保持得小。因此,调制连续地进一步随着顺序运行通过应用区域的部件中的每一个进行。
[0066] 在图10中示出在所采用的部件的表面上的UV辐射剂量的局部分布的结果,分别针对图6a和图6b的配置示出。如从该图中可见,现在几乎消除了从中心到边缘的剂量的变化过程。在具有相对于恒定的值约35%的UV光功率的调制幅度的情况下实现该结果。选择调制曲线形状的相位,使得调制功率在以下时刻是最小的:在所述时刻部件位于与UV光源的最小间距,也即平行于UV光分布的轴线的法线。
[0067] 根据本发明,还可以将光功率的与部件的运动的该同步调制的原理应用到显著更复杂的形式——如在此示例性地示出的形式上。为此,基本上可以使用周期性的任意曲线形状,所述曲线形状与衬底运动具有所定义的相位关系。不仅幅度而且相位可以是自调制的,其前提是以下频率,所述频率与通过应用区域的部件运动的频率一致或者是该频率的数倍。曲线形状在这种情况下包含分别具有确定的、固定的相位的更高协调的份额,以便保持与部件运动的同步。
[0068] 用于影响布置在转动圆筒上的部件表面上的漆膜上的UV剂量的、同步的UV光功率调制的原理也可以用于均衡在圆筒的圆周上剂量的不均匀分布。这样的不均匀性可以基于机械不准确性、调准与定向误差等产生。此外,与圆形运行的偏差(也即不恒定的旋转角速度)也可能导致在圆周上的不均匀的剂量分布。
[0069] 借助UV光功率的与圆筒的旋转运动同步的调制,可以有针对性地影响圆筒上的部件上的UV剂量,使得实现在部件的宽度延展上的均匀的剂量分布。为此,在非圆形运行的情况下必须由旋转角传感器的当前值确定调制的相位,所述旋转角传感器与圆筒的轴线刚性连接。
[0070] 部件的宽度上的UV剂量借助UV光功率的同步调制的影响不限于UV剂量的非均匀性的消除,而是也可以有针对性地用于强求在部件上的确定地希望的剂量分布,以便增强或者削弱部件表面上的经硬化的漆膜的所期望的特性,所述漆膜可以通过UV剂量或者UV强度来影响。在最简单的情况下,这可以通过调制幅度和调制相位调节,其假设,调制的基础频率通过圆筒利用部件的覆盖和圆筒的旋转速度来预给定。不仅调制幅度而且调制相位自身又可以同步地调制的,其中基础频率又必须与部件通过应用区域的运动频率一致。
[0071] 借助该原理甚至可能的是,使圆筒上的不同部件配备有对于相应部件优化的UV剂量分布,其方式是,对于圆筒的不同旋转角充分使用不同的调制曲线形状。因此可以在应用中实现显著的更高的灵活性。
[0072] 该同步调制中的另一个优点可以在于,在制造环境——在所述制造环境中必须曝光最不同的部件——中可能需要显著较少不同的匹配于各个部件的保持装置。通过在工艺方案中的调制曲线形状的匹配可以均衡在不同部件上的剂量变化过程,所述部件借助相同保持装置固定。
[0073] 在部件的较复杂的表面形状的情况下可能需要的是,必须使保持装置连同在圆筒自身上的部件围绕其轴线旋转,以便在侧面上也获得足够高的曝光剂量。借助UV光功率的同步调制的应用,也可以在非很陡峭地上升和下降的侧面的情况下借助不旋转的保持装置实现这些侧面上的剂量的增加,这一方面是所需要的设备装备的重要简化(无旋转机制),另一方面因此消除了在旋转的保持装置的情况下产生的生产率的不可避免的损失。在旋转的保持装置的情况下,通常可以容纳显著更多个部件,但曝光时间以相同的量延长。然而,通过用于保持装置旋转的这些附加机械装置,在应用空间中的可用的面积的一部分丧失,这引起有效生产率的上述损失。
[0074] 在目前为止的描述中,始终从圆筒出发,部件借助保持装置固定在该圆筒上,并且对于该圆筒采取围绕其轴线的旋转运动。全部上述实施方案也可以用于固定在保持装置上的部件的通过UV曝光的应用区域的一次性或者周期性的运动并且因此满足工序过程设备的以下情况。
[0075] 1. 与现有技术相比最终的改善或者通过本发明的应用引起的具体优点。
[0076] ∙ 部件上的漆膜的特性的和因此质量的改善的均匀性
[0077] ∙ 灵活性相对于新的或者多样的部件几何结构的显著提高,与其关联的、在不同部件之间的产品中的更快速转换
[0078] ∙ 对于不同部件所需的保持装置的减少,在类似部件的情况下可以通过借助相同保持装置的调制的匹配来实现照明。
[0079] ∙ 如果对于一定的更简单的部件(不过分陡峭的侧面)能够不需要旋转保持装置的利用,这一方面因此使得保持装置更简单并且更成本有利,另一方面消除了利用旋转保持装置的生产率损失。
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