JP2018039684A - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光効率を向上させることができる光照射装置を提供する。【解決手段】 光照射装置は、円弧状に形成される凹状の内面に配置され、線材が内部に挿入される反射面と、線材に向けて光を出射し、当該出射する光の光軸方向で反射面と対面して配置される光源と、を有する少なくとも一つの照射ユニットと、線材を反射面の内部に挿入するための挿入路を、内部に形成する挿入部と、を備え、反射面は、中心が挿入路の中心に対して偏心するように、配置される。【選択図】 図５

Description

本発明は、線材に向けて光を照射する光照射装置に関する。

従来、光照射装置として、曲面状の反射面と、光を出射する光源とを備える光照射装置が、知られている（例えば、特許文献１）。そして、線材は、反射面の内部に挿入され、光源は、線材の周方向から線材に向けて光を出射している。

米国特許第７，３９９，９８２号明細書

ところで、特許文献１に係る光照射装置においては、線材は、反射面の中心に配置されている。しかしながら、光照射装置の光効率が低く、線材を有効に照射することが難しい。なお、光効率（光の利用効率）とは、光源から出射した光のうち、線材を実際に照射した光の割合をいう。

そこで、課題は、光効率を向上させることができる光照射装置を提供することである。

光照射装置は、円弧状に形成される凹状の内面に配置され、線材が内部に挿入される反射面と、前記線材に向けて光を出射し、当該出射する光の光軸方向で前記反射面と対面して配置される光源と、を有する少なくとも一つの照射ユニットと、前記線材を前記反射面の内部に挿入するための挿入路を、内部に形成する挿入部と、を備え、前記反射面は、中心が前記挿入路の中心に対して偏心するように、配置される。

また、光照射装置においては、前記反射面は、中心が前記挿入路の中心に対して前記光軸方向に偏心するように、配置される、という構成でもよい。

また、光照射装置においては、前記反射面は、中心が前記挿入路の中心よりも前記光源に近づく方向に偏心するように、配置される、という構成でもよい。

また、光照射装置においては、前記照射ユニットは、前記光源が前記線材に対して複数の方向から光を出射するように、前記反射面の周方向で複数並列される、という構成でもよい。

また、光照射装置においては、前記照射ユニットは、前記反射面の軸方向で複数並列され、前記複数の照射ユニットの光源は、前記反射面の軸方向視において、互いに前記反射面の周方向で位置ずれしている、という構成でもよい。

以上の如く、光照射装置は、光効率を向上させることができる、という優れた効果を奏する。

一実施形態に係る光照射装置の全体図であって、線材が挿入されている状態を示す図である。 同実施形態に係る光照射装置の全体正面図である。 同実施形態に係る光照射装置の全体側面図である。 図２のIV−IV線拡大断面図である。 図４のＶ領域拡大図である。 比較例に係る光照射装置の要部断面図であって、線材への光の照射状態を説明する図である。 図５の実施例に係る光照射装置の要部断面図であって、線材への光の照射状態を説明する図である。 他の実施例に係る光照射装置の要部断面図であって、線材への光の照射状態を説明する図である。 図５の実施例に係る光照射装置の要部断面図であって、線材への光の照射状態を説明する図である。 実施例及び比較例の評価に用いた光照射装置の要部断面図である。 線材の中心と反射面の中心との偏心量と、線材を照射する光量との関係を示すグラフである。 他の実施形態に係る光照射装置の要部断面図である。 さらに他の実施形態に係る光照射装置の全体図であって、線材が挿入されている状態を示す図である。 図１３のＸIV−ＸIV線拡大断面図である。 図１３のＸＶ−ＸＶ線拡大断面図である。 さらに他の実施形態に係る光照射装置の全体図であって、線材が挿入されている状態を示す図である。 図５の実施例に係る光照射装置の要部断面図であって、線材への光の照射状態を説明する図である。 図５の実施例に係る光照射装置の要部断面図であって、線材への光の照射状態を説明する図である。 光源中心からの位置と、当該位置から出射した光が線材を照射する光量との関係を示すグラフである。 さらに他の実施形態に係る光照射装置の要部断面図である。 さらに他の実施形態に係る光照射装置の要部断面図である。 さらに他の実施形態に係る光照射装置の要部断面図である。 さらに他の実施形態に係る光照射装置の要部断面図である。

以下、光照射装置における一実施形態について、図１〜図１１を参酌して説明する。なお、各図（図１２〜図２３も同様）において、図面の寸法比と実際の寸法比とは、必ずしも一致しておらず、また、各図面の間での寸法比も、必ずしも一致していない。

図１に示すように、本実施形態に係る光照射装置１は、線材２００である光ファイバ２００を製造する光ファイバ製造装置１００に用いられている。そこで、光照射装置１の各構成を説明するのに先立って、光ファイバ製造装置１００について説明する。

光ファイバ製造装置１００は、光ファイバ２００を搬送方向（図１における下方向）Ｄ１に沿って搬送する搬送装置１１０と、搬送される光ファイバ２００に紫外線硬化性の樹脂を塗布する塗布装置１２０とを備えている。そして、搬送装置１１０は、光ファイバ２００が光照射装置１の内部の所定位置に挿入されるように、光ファイバ２００を保持しつつ搬送する搬送部材１１１，１１２を、光照射装置１の上流側と下流側とにそれぞれ備えている。

そして、光照射装置１は、例えば、毎分１０００メートルの速さで内部を走行する光ファイバ２００に紫外線を照射することにより、光ファイバ２００に塗布された樹脂を硬化させる。これにより、光ファイバ製造装置１００で製造される光ファイバ２００は、例えば、ガラスファイバからなる裸光ファイバと、紫外線硬化性樹脂が硬化された被覆膜とで構成されている。

図２〜図４に示すように、本実施形態に係る光照射装置１は、光ファイバ（線材）２００に向けて光を照射する光源装置２と、光ファイバ２００が挿入される挿入装置３とを備えている。また、光照射装置１は、光源装置２と挿入装置３とを回転軸４ａで回転可能に接続する接続部４を備えている。

光源装置２は、光ファイバ２００に向けて光を照射する光源２１と、光源２１を冷却する光源冷却部２２と、光源２１等を収容する筐体２３とを備えている。また、光源装置２は、光源２１に電力を供給するための電力供給部２４を備えている。

光源２１は、光ファイバ２００の延びる方向（搬送方向）Ｄ１に沿って、長尺に形成されている。そして、光源２１は、光ファイバ２００に対面するように配置している。本実施形態においては、光源２１は、紫外線硬化性の樹脂を硬化させるために、紫外光（例えば、波長が３００ｎｍ〜４００ｎｍの光）を出射している。

光源２１は、光ファイバ２００の周方向から光ファイバ２００に向けて発光する発光部と、発光部を指示する基板とを備えている。例えば、発光部は、固体光源素子（例えば、ＬＥＤ）である。なお、発光部は、斯かる構成に限られないのは勿論であり、光ファイバ２００に向けて発光する部材であればよい。

光源冷却部２２は、光源２１に連結され且つ冷却水が内部を流通する冷却本体２２ａと、冷却本体２２ａに冷却水を流入するための流入部２２ｂと、冷却本体２２ａから冷却水を流出するための流出部２２ｃとを備えている。なお、冷却本体２２ａは、筐体２３の内部に配置され、流入部２２ｂ及び流出部２２ｃは、筐体２３の外部に配置されている。

筐体２３は、光源２１から出射された光を透過する透光部２３ａと、光を遮光する遮光部２３ｂとを備えている。透光部２３ａは、光ファイバ２００の延びる方向（搬送方向）Ｄ１に沿って、長尺に形成されている。そして、透光部２３ａは、光源２１と対面するように配置されている。これにより、透光部２３ａは、光源２１と光ファイバ２００との間に配置されている。

電力供給部２４は、外部からの電力を供給するために、例えば、ケーブル等が接続される電源接続部２４ａと、電源接続部２４ａと光源２１との間を電気的に接続するために、各種の端子を有する端子台２４ｂとを備えている。なお、電源接続部２４ａは、筐体２３の外部に配置され、端子台２４ｂは、筐体２３の内部に配置されている。

挿入装置３は、光ファイバ２００が内部に挿入される本体部５と、光ファイバ２００を本体部５の内部に挿入するための挿入路６１を、内部に形成する挿入部６と、挿入部６を本体部５に固定する固定部７とを備えている。また、挿入装置３は、本体部５を冷却する本体冷却部８を備えている。

固定部７は、挿入部６を挟持する一対の挟持部７１，７２を備えている。そして、固定部７は、一対の挟持部７１，７２が挿入部６の長手方向の端部を挟持することで、挿入部６の長手方向の端部と本体部５の長手方向の端部とを固定している。

本体冷却部８は、本体部５に連結され且つ冷却水が内部を流通する冷却本体８ａと、冷却本体８ａに冷却水を流入するための流入部８ｂと、冷却本体８ａから冷却水を流出するための流出部８ｃとを備えている。そして、本体冷却部８（冷却本体８ａ）は、本体部５に対して着脱可能に構成されている。

図４及び図５に示すように、本体部５は、光ファイバ２００の延びる方向（搬送方向）Ｄ１に沿って、長尺に形成されている。また、本体部５は、長手方向に沿って、光ファイバ２００が内部に挿入される凹状部５１を備えている。そして、凹状部５１は、円弧状に形成される内面に、光を反射する反射面５２を備えている。また、凹状部５１は、反射面５２の周方向の一方側に、開口部５３を一つ備えている。

反射面５２は、光ファイバ２００の延びる方向（搬送方向）Ｄ１に沿って、長尺に形成されている。そして、反射面５２は、曲面で形成されている。具体的には、反射面５２は、長手方向に対する直交面による断面において、真円形の一部からなる円弧状に形成されている。そして、反射面５２は、挿入部６が内部に挿入できる大きさに、形成されている。

開口部５３は、光ファイバ２００の延びる方向（搬送方向）Ｄ１に沿って、長尺に形成されている。そして、開口部５３は、透光部２３ａに覆われており、光源２１と対面するように配置されている。これにより、光源２１の光は、透光部２３ａ及び開口部５３を経由して、反射面５２の内部の光ファイバ２００に照射されている。したがって、光源２１は、光ファイバ２００の周方向の一方側から光ファイバ２００に向けて光を照射している。

挿入部６は、内部に挿入路６１を形成する挿入孔６２を備えており、挿入孔６２は、反射面５２の内部及び外部に配置されている。具体的には、挿入部６が、透光性を有する筒状体で形成され、光ファイバ２００の延びる方向（搬送方向）Ｄ１に沿って長尺に形成されることで、挿入孔６２は、反射面５２の内部及び外部に亘って配置されている。そして、挿入孔６２は、長手方向に対する直交面による断面において、円形状に形成されている。即ち、挿入孔６２は、内部に、円形状の挿入路６１を形成している。

本実施形態においては、挿入部６は、石英管としており、内部に、窒素を充填されている。そして、光ファイバ２００の表面の樹脂が硬化する際に、揮発物が生じるため、挿入部６は、当該揮発物が光源装置２（透光部２３ａ）及び反射面５２に付着することを防止している。

図５に示すように、反射面５２は、円弧状の中心５２ａが挿入路６１の中心６１ａに対して偏心するように、配置されている。換言すると、挿入部６（挿入孔６２）は、挿入路６１の中心６１ａが反射面５２の円弧状の中心５２ａに対して偏心するように、配置されている。

そして、反射面５２は、中心５２ａが挿入路６１の中心６１ａに対して光源２１からの出射光の光軸方向Ｌ１（光源２１と接離する方向）に偏心するように、配置されている。換言すると、挿入部６（挿入孔６２）は、挿入路６１の中心６１ａが反射面５２の円弧状の中心５２ａに対して光軸方向Ｌ１に偏心するように、配置されている。

さらに、反射面５２は、中心５２ａが挿入路６１の中心６１ａよりも光源２１に近づく方向に偏心するように、配置されている。換言すると、挿入部６（挿入孔６２）は、挿入路６１の中心６１ａが反射面５２の中心５２ａに対して光源２１から離れる方向に偏心するように、配置されている。

本実施形態においては、光源２１及び反射面５２の配置は、光軸方向Ｌ１で線対称になっており、例えば、反射面５２の中心５２ａと挿入路６１の中心６１ａを通る直線に対して線対称になっている。なお、挿入路６１の中心６１ａは、挿入路６１を構成する面（本実施形態においては、挿入孔６２の内面）に内接する内接円の中心である。

このように、本実施形態に係る光照射装置１は、光源２１と反射面５２とを有する照射ユニット１０を一つ備えている。そして、照射ユニット１０においては、光源２１は、出射する光の光軸方向Ｌ１で、反射面５２と対面して配置されている。

本実施形態に係る光照射装置１の構成については以上の通りであり、次に、線材２００の中心が反射面５２の円弧状の中心５２ａに対して偏心することによる作用効果の一例を図６及び図７を参酌して説明する。なお、線材２００の中心は、挿入路６１の中心６１ａに位置しているものとする。

まず、図６に係る比較例と図７に係る実施例とにおいては、光源２１と反射面５２との位置が、異なるものの、光源２１と線材２００との位置は、同じである。したがって、光源２１から出射されて反射面５２で反射されることなく線材２００を直接に照射する光量は、同じである。

ところで、図６に係る比較例において、線材２００の中心は、反射面５２の円弧状の中心５２ａと一致している。斯かる構成において、光は、線材２００の背面側（光源２１と対面する面と反対側であって、図６及び図７における下面側。図８及び図９も同様。）を照射するためには、反射面５２の円弧状の中心５２ａ付近を通過した後に、反射面５２で反射する必要がある（図６の破線参照）。

しかしながら、反射面５２の円弧状の中心５２ａ付近を通過するような光は、線材２００の正面側（光源２１と対面する面であって、図６及び図７における上面側）を直接に照射してしまう（図６の２点鎖線参照）。したがって、図６に係る比較例においては、光源２１から出射されて反射面５２で反射された光は、殆ど線材２００を照射することができない。これにより、線材２００の背面側は、線材２００の正面側と比較して、殆ど光を照射されない。

一方、図７に係る実施例において、線材２００の中心は、反射面５２の円弧状の中心５２ａに対して偏心している。斯かる構成において、光は、線材２００の背面側を照射するために、線材２００の位置を通過する必要がない。したがって、光源２１から出射されて反射面５２で反射された光の一部は、線材２００の背面側を照射する。これにより、線材２００の背面側も、線材２００の正面側と同様に、光に照射される。

したがって、図６に係る比較例と図７に係る実施例とにおいては、光源２１から出射されて線材２００を直接に照射する光量は、同じであるものの、光源２１から出射されて反射面５２で反射された後に、線材２００を照射する光量は、全く異なる。このように、線材２００の中心が反射面５２の円弧状の中心５２ａに対して偏心することにより、光効率を向上させることができる。

次に、反射面５２の中心５２ａが線材２００の中心に対して光軸方向Ｌ１に偏心していることによる作用効果の一例を、図８及び図９を参酌して説明する。なお、線材２００の中心は、挿入路６１の中心６１ａに位置しているものとする。

まず、図８及び図９に係る実施例においては、反射面５２の中心５２ａは、線材２００の中心に対して光軸方向Ｌ１に偏心している。具体的には、線材２００は、光源２１の幅方向Ｄ２の中心から、光軸方向Ｌ１に向いた位置に配置されている。これにより、光源２１から出射される光のうち、光軸方向Ｌ１の光量が最大であるため、線材２００が光源２１から出射して直接に照射される光量は、最大となっている。したがって、斯かる構成を採用することで、光効率を効果的に向上させることができる。

このように、反射面５２の中心５２ａが、線材２００の中心に対して、光軸方向Ｌ１に偏心している構成が好ましい。即ち、反射面５２の中心５２ａが、挿入路６１の中心６１ａに対して光軸方向Ｌ１に偏心している構成が好ましい。なお、斯かる構成に限定されないのは勿論である。

次に、反射面５２の中心５２ａが線材２００の中心よりも光源２１に近づく方向に偏心していることによる作用効果の一例を、図８及び図９を参酌して説明する。なお、線材２００の中心は、挿入路６１の中心６１ａに位置しているものとする。

まず、図８に係る実施例と図９に係る実施例とにおいては、光源２１と反射面５２との位置が、異なるものの、光源２１と線材２００との位置は、同じである。したがって、光源２１から出射されて反射面５２で反射されることなく線材２００を直接に照射する光量は、同じである。

そして、図８に係る実施例においては、反射面５２の中心５２ａが線材２００の中心よりも光源２１から離れる方向に偏心している。これにより、線材２００の背面側は、反射面５２から離れる。したがって、線材２００の背面側を照射する光が少なくなる。なお、図８（図９も同様）の細実線は、光源２１から出射され、反射面５２で一度だけ反射した後に、線材２００の背面の端点を照射する光を示している。

一方、図９に係る実施例においては、反射面５２の中心５２ａが線材２００の中心よりも光源２１に近づく方向に偏心している。なお、偏心量は、図８に係る偏心量と同じである。これにより、線材２００の背面側は、反射面５２に近づく。これにより、線材２００の背面側を照射する光は多くなる。したがって、斯かる構成を採用することで、光効率を効果的に向上させることができる。

このように、反射面５２の中心５２ａが、線材２００の中心よりも光源２１に近づく方向に偏心している構成が好ましい。即ち、反射面５２の中心５２ａが、挿入路６１の中心６１ａよりも光源２１に近づく方向に偏心している構成が好ましい。なお、斯かる構成に限定されないのは勿論である。

ここで、図６〜図９で説明したことを具体的に示すため、光照射装置１の実施例及び比較例について、図１０及び図１１を参酌して、以下に説明する。

光源２１の表面全体から均一に光が照射されたとして、光線追跡法により、光源２１から出射された光のうち、線材２００を実際に照射した光量を求めた。なお、光が損失する事象は、線材２００に入射されず反射面５２で反射を繰り返して減衰する場合、反射された光が光源２１に入射され減衰する場合、反射面５２及び線材２００以外の部分（例えば、透光部２３ａ等）に入射される場合、反射面５２で反射する際に減衰する場合、挿入部６を透光する際に減衰する場合等が挙げられる。

図１０に示すように、以下の条件である光照射装置１で求めた。
・反射面５２の直径：２７．４ｍｍ
・反射面５２の反射率：８５％
・挿入部６の外径：２０ｍｍ
・挿入部６の内径：１８ｍｍ
・挿入部６の透過率：１００％（但し、フレネル反射を考慮している）
・光源２１の幅寸法Ｗ１：１０ｍｍ
・透光部２３ａの幅寸法Ｗ２：２６ｍｍ
・光源２１の表面から透光部２３ａの内面までの距離Ｗ３：４．５ｍｍ
・光源２１の表面から線材２００の中心までの距離Ｗ４：１２ｍｍ
・線材２００の直径：０．１２５ｍｍ
・反射面５２を光源２１に対して変位させることで、線材２００の中心（挿入路６１の中心６１ａ）と反射面５２の円弧状の中心５２ａとの偏心量Ｗ５を、変化させる。即ち、線材２００と光源２１との位置関係（距離）は、変化させていない。

図１１は、上記条件の光照射装置１において、偏心量Ｗ５と線材２００を照射する光量との関係を示している。なお、偏心量Ｗ５は、反射面５２の中心が線材２００の中心よりも光源に近づく方向に偏心している場合（即ち、線材２００の中心が反射面５２の中心５２ａよりも光源２１から離れる方向に偏心している場合）をプラス（＋）とし、反射面５２の中心が線材２００の中心よりも光源から離れる方向に偏心している場合（即ち、線材２００の中心が反射面５２の中心５２ａよりも光源２１に近づく方向に偏心している場合）をマイナス（−）としている。

また、図１１において、実線Ｘ１は、光源２１から出射された光のうち、線材２００を実際に照射した総照射光量Ｘ１を示し、破線Ｘ２は、光源２１から出射された光のうち、反射面５２を経由することなく直接に線材２００を照射した直接照射光量Ｘ２を示している。したがって、実線Ｘ１の総光量から破線Ｘ２の光量を差し引いたものが、光源２１から出射された光のうち、反射面５２を経由して線材２００を照射した反射照射光量となる。

偏心量Ｗ５が存在しない（偏心量Ｗ５が０ｍｍである）比較例の総照射光量Ｘ１に対して、偏心量Ｗ５が存在する実施例の総照射光量Ｘ１は、高くなっている。これにより、反射面５２の中心５２ａが線材２００の中心に対して偏心することにより、総照射光量Ｘ１を向上させることができている。

ところで、上記のように、線材２００と光源２１との位置関係（距離）が変化していないため、直接照射光量Ｘ２は、偏心量Ｗ５に関わらず、一定である。これにより、反射面５２の中心５２ａが線材２００の中心に対して偏心することにより、反射照射光量が大きくなっている。したがって、図６及び図７を参酌して説明したように、線材２００の中心が反射面５２の中心５２ａに対して偏心することにより、光効率を向上させることができる。

また、反射面５２の中心が線材２００の中心よりも光源から離れる方向に偏心している（マイナス側の）実施例の総照射光量Ｘ１に対して、反射面５２の中心が線材２００の中心よりも光源に近づく方向に偏心している（プラス側の）実施例の総照射光量Ｘ１は、高くなっている。

これにより、反射面５２の中心が線材２００の中心よりも光源に近づく方向に偏心することにより、総照射光量Ｘ１、即ち、反射照射光量を大きくすることができている。したがって、図８及び図９を参酌して説明したように、反射面５２の中心が線材２００の中心よりも光源に近づく方向に偏心することにより、光効率を効率的に向上させることができる。

以上より、本実施形態に係る光照射装置１は、円弧状に形成される凹状の内面に配置され、線材２００が内部に挿入される反射面５２と、前記線材２００に向けて光を出射し、当該出射する光の光軸方向Ｌ１で前記反射面５２と対面して配置される光源２１と、を有する少なくとも一つ（本実施形態においては、一つ）の照射ユニット１０と、前記線材２００を前記反射面５２の内部に挿入するための挿入路６１を、内部に形成する挿入部６と、を備え、前記反射面５２は、中心５２ａが前記挿入路６１の中心６１ａに対して偏心するように、配置される。

斯かる構成によれば、照射ユニット１０は、円弧状に形成される凹状の内面に配置される反射面５２と、光を出射し、当該出射する光の光軸方向Ｌ１で反射面５２と対面して配置される光源２１とを備えている。そして、線材２００は、反射面５２の内部に挿入され、光源２１は、線材２００に向けて光を出射している。

ところで、挿入部６は、線材２００を反射面５２の内部に挿入するための挿入路６１を、内部に形成している。そして、反射面５２の中心５２ａが、挿入路６１の中心６１ａに対して偏心しているため、線材２００は、反射面５２の中心５２ａから外れて位置している。これにより、光源２１から出射して反射面５２で反射した光の一部は、線材２００に向けて進行し、線材２００を照射する。したがって、光効率を向上させることができる。

また、本実施形態に係る光照射装置１においては、前記反射面５２は、中心５２ａが前記挿入路６１の中心６１ａに対して前記光軸方向Ｌ１に偏心するように、配置される、という構成である。

斯かる構成によれば、反射面５２の中心５２ａは、挿入路６１の中心６１ａに対して光軸方向Ｌ１に偏心している。これにより、光源２１から出射される光のうち、光軸方向Ｌ１の光量が最大であるため、少なくとも、光源２１から出射して線材２００を直接に照射する光量を、大きくすることができる。したがって、光効率をさらに向上させることができる。

また、本実施形態に係る光照射装置１においては、前記反射面５２は、中心５２ａが前記挿入路６１の中心６１ａよりも前記光源２１に近づく方向に偏心するように、配置される、という構成である。

斯かる構成によれば、反射面５２の中心５２ａが、挿入路６１の中心６１ａよりも光源２１に近づく方向に偏心しているため、反射面５２は、線材２００に近づくように配置されている。これにより、反射面５２で反射して線材２００に向けて進行する光の量を、大きくすることができる。したがって、光効率を効果的に向上させることができる。

なお、光照射装置は、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものではない。また、光照射装置は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に一つ又は複数選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。

上記実施形態に係る光照射装置１においては、照射ユニット１０は、光源２１を一つ備えている、という構成である。しかしながら、光照射装置は、斯かる構成に限られない。例えば、照射ユニット１０は、光源２１を複数備えている、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る光照射装置１においては、照射ユニット１０は、反射面５２の周方向で一つ備えられている、という構成である。しかしながら、光照射装置は、斯かる構成に限られない。例えば、図１２に示すように、前記照射ユニット１１，１２，１３は、前記光源１１ａ，１２ａ，１３ａが前記線材２００に対して複数の方向から光を出射するように、前記反射面５２の周方向で複数（図１２においては、三つ）並列される、という構成でもよい。

斯かる構成によれば、照射ユニット１１，１２，１３が、反射面５２の周方向で複数並列されているため、それぞれの光源１１ａ，１２ａ，１３ａは、線材２００に対して複数の方向から光を出射している。これにより、線材２００に対して、周方向に亘って均一に光を照射することができる。図１２に係る光照射装置１の構成を以下に説明する。

第１照射ユニット１１においては、第１光源１１ａは、出射する光の光軸方向Ｌ１で、第１反射面１１ｂと対面して配置されている。第２照射ユニット１２においては、第２光源１２ａは、出射する光の光軸方向Ｌ２で、第２反射面１２ｂと対面して配置されている。第３照射ユニット１３においては、第３光源１３ａは、出射する光の光軸方向Ｌ３で、第３反射面１３ｂと対面して配置されている。

第１反射面１１ｂの中心１１ｃは、挿入路６１の中心６１ａに対して偏心している。具体的には、第１反射面１１ｂの中心１１ｃは、挿入路６１の中心６１ａに対して光軸方向Ｌ１に偏心している。より具体的には、第１反射面１１ｂの中心１１ｃは、挿入路６１の中心６１ａよりも第１光源１１ａに近づく方向に偏心している。

第２反射面１２ｂの中心１２ｃは、挿入路６１の中心６１ａに対して偏心している。具体的には、第２反射面１２ｂの中心１２ｃは、挿入路６１の中心６１ａに対して光軸方向Ｌ２に偏心している。より具体的には、第２反射面１２ｂの中心１２ｃは、挿入路６１の中心６１ａよりも第２光源１２ａに近づく方向に偏心している。

第３反射面１３ｂの中心１３ｃは、挿入路６１の中心６１ａに対して偏心している。具体的には、第３反射面１３ｂの中心１３ｃは、挿入路６１の中心６１ａに対して光軸方向Ｌ３に偏心している。より具体的には、第３反射面１３ｂの中心１３ｃは、挿入路６１の中心６１ａよりも第３光源１３ａに近づく方向に偏心している。

また、上記実施形態に係る光照射装置１においては、照射ユニット１０は、反射面５２の軸方向Ｄ１で一つ備えられている、という構成である。しかしながら、光照射装置は、斯かる構成に限られない。例えば、図１３〜図１５に示すように、前記照射ユニット１０は、前記反射面５２の軸方向Ｄ１で複数（図１３〜図１５においては、二つ）並列される、という構成でもよい。さらに、図１３〜図１５に示すように、前記複数の照射ユニット１０の光源２１は、前記反射面５２の軸方向Ｄ１視において、互いに前記反射面５２の周方向で位置ずれしている、という構成でもよい。

斯かる構成によれば、照射ユニット１０は、反射面５２の軸方向Ｄ１で複数並列されている。そして、複数の照射ユニット１０の光源２１が、反射面５２の軸方向Ｄ１視において、反射面５２の周方向で位置ずれしているため、それぞれの光源２１は、線材２００に対して複数の方向から光を出射している。これにより、線材２００に対して、周方向に亘って均一に光を照射することができる。

図１３〜図１５に係る光照射装置１においては、上流側（図１３の上側及び図１４）に配置される照射ユニット１０の光源２１の光軸方向Ｌ１は、第３方向Ｄ３の矢印方向と反対方向である。一方、下流側（図１３の下側及び図１５）に配置される照射ユニット１０の光源２１の光軸方向Ｌ１は、第３方向Ｄ３の矢印方向である。したがって、それぞれの光源２１は、線材２００に対して正反対の方向から光を出射している。

また、光照射装置１は、図１６に示すように、線材２００の延びる方向（反射面５２の軸方向）Ｄ１に複数（図１６においては、二つ）並列される、という構成でもよい。さらに、図１６に示すように、複数の光照射装置１の光源２１は、線材２００の延びる方向Ｄ１視において、互いに線材２００の延びる方向Ｄ１周り（反射面５２の周方向）で位置ずれしている、という構成でもよい。

斯かる構成によれば、光照射装置１は、線材２００の延びる方向Ｄ１で複数並列されている。そして、複数の光照射装置１の光源２１が、線材２００の延びる方向Ｄ１視において、線材２００の延びる方向Ｄ１周りで位置ずれしているため、それぞれの光源２１は、線材２００に対して複数の方向から光を出射している。これにより、線材２００に対して、周方向に亘って均一に光を照射することができる。

ここで、光源２１の位置と、当該位置から出射した光が線材２００を照射する光量について、図１７〜図１９を参酌して、以下に説明する。

図１７は、光源２１の光軸方向Ｌ１で線材２００と対面する第１の位置Ｐ１から放射状に（１８０°全域に亘って）出射される光のうち、線材２００を照射する光を示している。また、図１８は、光源２１の光軸方向Ｌ１で線材２００と対面しない第２の位置Ｐ２から放射状に（１８０°全域に亘って）出射される光のうち、線材２００を照射する光を示している。

そして、図１７及び図１８において、破線は、光源２１から出射された光のうち、反射面５２を経由することなく直接に線材２００を照射した光（以下「直接光」という）を示し、実線は、光源２１から出射された光のうち、反射面５２で一度だけ反射して線材２００を照射する光（以下「反射光」という）を示している。なお、第１の位置Ｐ１は、光源２１の幅方向Ｄ２の中心であり、第２の位置Ｐ２は、第１の位置Ｐ１から光源２１の幅方向Ｄ２で離れている。

まず、図１７及び図１８に示すように、放射状に出射された光の領域（１８０°）のうち、直接光となる領域は、第１の位置Ｐ１及び第２の位置Ｐ２とで、ほぼ同じである。しかしながら、光源２１の光軸方向Ｌ１に対する直接光の角度においては、第１の位置Ｐ１の当該角度の方が、第２の位置Ｐ２の当該角度よりも小さい。これにより、光源２１から出射される光のうち、光軸方向Ｌ１の光量が最大であるため、直接光の光量においては、第１の位置Ｐ１の当該光量の方が、第２の位置Ｐ２の当該光量よりも大きくなる。

また、放射状に出射された光の領域のうち、反射光となる領域においては、第１の位置Ｐ１の当該領域の方が、第２の位置Ｐ２の当該領域よりも大きい。しかも、光源２１の光軸方向Ｌ１に対する反射光の角度においては、第１の位置Ｐ１の当該角度の方が、第２の位置Ｐ２の当該角度よりも小さい。したがって、反射光の光量においては、第１の位置Ｐ１の当該光量の方が、第２の位置Ｐ２の当該光量よりも大きくなる。

このように、光源２１の光軸方向Ｌ１で線材２００と対面する第１の位置Ｐ１は、対面しない第２の位置Ｐ２と比較して、直接光の光量も、反射光の光量も、大きくなる。したがって、光源２１の光軸方向Ｌ１で線材２００と対面する位置から離れることにより、当該位置から出射された光で線材２００を照射する光量が、小さくなる。これについて、図１９を参酌して具体的に示す。

図１１と同様に、図１０に係る光照射装置１において、光源２１の表面全体から均一に光が照射されたとして、光線追跡法により、光源２１から出射された光のうち、線材２００を実際に照射した光量を求めた。なお、光照射装置１の条件のうち、上記した条件と異なる条件は、以下の条件である。
・線材２００の中心と反射面５２の中心５２ａとの偏心量Ｗ５：３．９ｍｍ

図１９は、上記条件の光照射装置１において、光源２１の光軸方向Ｌ１で線材２００と対面する位置（即ち、光源２１の中心位置）に対する位置と、当該位置から出射した光が線材２００を照射する光量との関係を示している。また、図１９において、実線Ｙ１は、当該位置から出射された光のうち、反射面５２を経由することなく直接に線材２００を照射した直接照射光量Ｙ１を示し、破線Ｙ２は、当該位置から出射された光のうち、反射面５２を経由して線材２００を照射した反射照射光量Ｙ２を示している。したがって、実線Ｙ１と破線Ｙ２とを加えたものが、当該位置から出射された光のうち、線材２００を実際に照射した総照射光量となる。

まず、直接照射光量Ｙ１においては、光源２１の中心位置の直接照射光量Ｙ１が最大であり、光源２１の中心位置から離れるほど、直接照射光量Ｙ１は、小さくなる。また、反射照射光量Ｙ２においても、光源２１の中心位置の反射照射光量Ｙ２が最大であり、光源２１の中心位置から離れるほど、反射照射光量Ｙ２は、小さくなる。したがって、総照射光量においては、光源２１の中心位置の総照射光量が最大であり、光源２１の中心位置から離れるほど、総照射光量は、小さくなる。

したがって、図１７及び図１８を参酌して説明したように、直接照射光量Ｙ１、反射照射光量Ｙ２、及び総照射光量においては、光源２１の光軸方向Ｌ１で線材２００と対面する位置が最大であり、当該位置から離れるほど、各光量は、小さくなる。このように、光源２１は、光軸方向Ｌ１で線材２００と対面するように、配置する、という構成が好ましい。

そこで、例えば、光源２１の幅寸法は、反射面５２の直径に対して半分以下にすることが好ましく、これにより光効率の悪い発光領域を減らすことができ、光源２１の光効率を更に向上させることが出来る。また、図１２〜図１６に示すように、光照射装置１は、光源２１を複数備え、各光源２１は、光軸方向Ｌ１で線材２００（挿入路６１の中心）と対面するように、配置する、という構成が好ましい。斯かる構成によれば、例えば、光源２１の幅寸法の合計（例えば、２０ｍｍ）が同じ構成だとしても、所定の幅寸法を分割した寸法（例えば、５ｍｍ）を有する光源２１を複数（例えば、４つ）備える構成は、所定の幅寸法（例えば、２０ｍｍ）を有する光源２１を１つ備える構成と比較して、光効率を向上させることができる。

また、上記実施形態に係る光照射装置１においては、反射面５２は、真円形の一部からなる円弧状に形成されている、という構成である。しかしながら、光照射装置は、斯かる構成に限られない。例えば、図２０に示すように、反射面５２は、楕円形の一部からなる円弧状に形成されている、という構成でもよく、また例えば、図２１に示すように、反射面５２は、複数の平面が円弧状に配置されることで、形成されている、即ち、多角形で形成されている、という構成でもよい。

そして、反射面５２は、線材２００が内部に挿入できる大きさに、形成されていればよい。また、例えば、反射面５２は、円形状の一部である円弧状に形成される構成だけでなく、円形状の全部である円弧状（即ち、円形状）で形成される構成でもよい。

ところで、「円弧状に形成される凹状の内面に配置される反射面」における「円弧状」は、中心Ｃ０の位置が同じ２つ円（第１円Ｃ１及び第２円Ｃ２）の間に入る形状であって、第１円Ｃ１の直径と第２円Ｃ２の直径（≧第１円Ｃ１の直径）との関係が以下の式を満たすことをいう。
１００％ ≦ （第２円Ｃ２の直径）／（第１円Ｃ１の直径） ≦ １１０％
また、好ましくは、以下の式を満たすこととしてもよい。
１００％ ≦ （第２円Ｃ２の直径）／（第１円Ｃ１の直径） ≦ １０５％

なお、反射面５２の円弧状の中心５２ａの位置は、「（第２円Ｃ２の直径）／（第１円Ｃ１の直径）」が最小となる場合の、前記各円Ｃ１，Ｃ２の中心Ｃ０の位置である。また、例えば、図２０に示すように、反射面５２は、第１円Ｃ１と第２円Ｃ２の間に入る楕円形の、その一部からなる形状であってもよい。

また、上記実施形態に係る光照射装置１においては、挿入孔６２は、円形状に形成されている、という構成である。しかしながら、光照射装置は、斯かる構成に限られない。例えば、挿入孔６２は、楕円形状に形成されている、という構成でもよく、また、例えば、図２２に示すように、挿入孔６２は、多角形状に形成されている、という構成でもよい。なお、挿入路６１の中心６１ａは、挿入路６１を構成する面に内接する内接円（図２２においては、円Ｃ３）の中心である。

また、上記実施形態に係る光照射装置１においては、挿入路６１は、反射面５２とは別の構成である挿入孔６２で構成される、という構成である。しかしながら、光照射装置は、斯かる構成に限られない。例えば、光照射装置は、斯かる挿入孔６２を備えておらず、図２３に示すように、反射面５２は、挿入部６の少なくとも一部を構成し、且つ、中心５２ａが挿入路６１の中心６１ａに対して偏心するように、形成される、という構成でもよい。

図２３に係る挿入部６は、反射面５２と光源装置２の透光部２３ａとで構成されている。そして、挿入路６１は、反射面５２と透光部２３ａとで構成される内空間で構成されている。なお、挿入路６１の中心６１ａは、挿入路６１を構成する面（図２３においては、反射面５２及び透光部２３ａの面）に内接する内接円Ｃ４の中心である。

また、上記実施形態に係る光照射装置１においては、反射面５２の中心５２ａが、挿入路６１の中心６１ａに対して光軸方向Ｌ１に偏心している、という構成である。しかしながら、光照射装置は、斯かる構成に限られない。例えば、反射面５２の中心５２ａが、挿入路６１の中心６１ａに対して光軸方向Ｌ１と直交する方向に偏心している、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る光照射装置１においては、反射面５２の中心５２ａが、挿入路６１の中心６１ａよりも光源２１に近づく方向に偏心している、という構成である。しかしながら、光照射装置は、斯かる構成に限られない。例えば、反射面５２の中心５２ａが、挿入路６１の中心６１ａよりも光源２１から離れる方向に偏心している、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る光照射装置１においては、挿入部６が、長尺な筒状に形成され、反射面５２の内部及び外部に配置されることで、挿入孔６２は、反射面５２の内部及び外部に配置されている、という構成である。しかしながら、光照射装置は、斯かる構成に限られない。例えば、挿入孔６２は、反射面５２の内部のみに配置されている、という構成でもよく、また、例えば、挿入部６が固定部７に固定される周辺部分のみに配置されることで、挿入孔６２は、反射面５２の外部のみに配置されている、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る光照射装置１においては、線材２００は、光ファイバである、という構成である。しかしながら、光照射装置は、斯かる構成に限られない。例えば、線材２００は、繊維である、という構成でもよい。具体的には、光照射装置は、繊維である線材２００に紫外光を照射することで、繊維の表面改質を行う装置であってもよい。

また、上記実施形態に係る光照射装置１においては、線材２００は、光照射装置１の内部を走行する状態で、光を照射される、という構成である。しかしながら、光照射装置は、斯かる構成に限られない。例えば、線材２００は、光照射装置１に対して固定された状態で、光を照射される、という構成でもよい。

また、光照射装置１においては、線材２００の中心（挿入路６１の中心６１ａ）が反射面５２の円弧状の中心５２ａに対して偏心する量は、線材２００の半径よりも大きい、という構成が好ましく、さらに、線材２００の直径よりも大きい、という構成がより好ましい。斯かる構成によれば、反射面５２の円弧状の中心５２ａが、線材２００の外部に位置することになるため、光効率をより向上させることができる。

１…光照射装置、２…光源装置、３…挿入装置、４…接続部、４ａ…回転軸、５…本体部、６…挿入部、７…固定部、８…本体冷却部、８ａ…冷却本体、８ｂ…流入部、８ｃ…流出部、１０…照射ユニット、１１…第１照射ユニット、１１ａ…第１光源、１１ｂ…第１反射面、１１ｃ…中心、１２…第２照射ユニット、１２ａ…第２光源、１２ｂ…第２反射面、１２ｃ…中心、１３…第３照射ユニット、１３ａ…第３光源、１３ｂ…第３反射面、１３ｃ…中心、２１…光源、２２…光源冷却部、２２ａ…冷却本体、２２ｂ…流入部、２２ｃ…流出部、２３…筐体、２３ａ…透光部、２３ｂ…遮光部、２４…電力供給部、２４ａ…電源接続部、２４ｂ…端子台、５１…凹状部、５２…反射面、５２ａ…中心、５３…開口部、６１…挿入路、６１ａ…中心、６２…挿入孔、７１…挟持部、７２…挟持部、１００…光ファイバ製造装置、１１０…搬送装置、１１１…搬送部材、１１２…搬送部材、１２０…塗布装置、２００…線材（光ファイバ）

Claims (5)

1. 円弧状に形成される凹状の内面に配置され、線材が内部に挿入される反射面と、前記線材に向けて光を出射し、当該出射する光の光軸方向で前記反射面と対面して配置される光源と、を有する少なくとも一つの照射ユニットと、
   前記線材を前記反射面の内部に挿入するための挿入路を、内部に形成する挿入部と、を備え、
   前記反射面は、中心が前記挿入路の中心に対して偏心するように、配置される、光照射装置。
2. 前記反射面は、中心が前記挿入路の中心に対して前記光軸方向に偏心するように、配置される、請求項１に記載の光照射装置。
3. 前記反射面は、中心が前記挿入路の中心よりも前記光源に近づく方向に偏心するように、配置される、請求項２に記載の光照射装置。
4. 前記照射ユニットは、前記光源が前記線材に対して複数の方向から光を出射するように、前記反射面の周方向で複数並列される、請求項１〜３の何れか１項に記載の光照射装置。
5. 前記照射ユニットは、前記反射面の軸方向で複数並列され、
   前記複数の照射ユニットの光源は、前記反射面の軸方向視において、互いに前記反射面の周方向で位置ずれしている、請求項１〜４の何れか１項に記載の光照射装置。
   

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