JP2891836B2

JP2891836B2 - 光ファイバーに塗布されたコーティング剤の硬化装置

Info

Publication number: JP2891836B2
Application number: JP4323755A
Authority: JP
Inventors: 秀彦阿達; 正美戸賀崎; 祥規後藤
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 1992-11-10
Filing date: 1992-11-10
Publication date: 1999-05-17
Anticipated expiration: 2014-05-17
Also published as: JPH06144881A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光ファイバーに塗布
された紫外線硬化型のコーティング剤の硬化装置に関す
る。

【０００２】

【従来技術】光ファイバーの外表面における損傷の発生
を防止したり、あるいは複数の光ファイバーを束ねるた
めに、紫外線硬化型のコーティング剤（以下、単に「コ
ーティング剤」ともいう）を光ファイバーの外表面に塗
布している。このコーティング剤は、コーティング装置
により未硬化の状態で塗布され、コーティング剤の硬化
装置（以下、単に「硬化装置」ともいう）によって硬化
される。

【０００３】図５（ａ）、（ｂ）は、従来の硬化装置の
一実施例を示す。（ａ）は、硬化装置の側断面図であ
り、（ｂ）は、（ａ）の線Ａ−Ａ断面における平面図で
ある。紫外線硬化型のコーティング剤が塗布された光フ
ァイバーＦが、透光性パイプ５１の中を、上方から下方
に走行する。主として紫外線を放射する水銀灯５２と、
ケーシング５４に固定された反射鏡５３で光照射機構を
構成している。透光性パイプ５１の下端には、その開口
を塞ぐようにコネクターキャップ５５があって、上端に
は、同じく開口を塞ぐようにコネクターキャップ５６が
ある。透光性パイプ５１は、コネクターキャップ５５及
びコネクターキャップ５６を介して、ケーシング５４に
固定している。そして、それぞれのコネクターキャップ
は、光ファイバーＦの走行路に沿って、貫通孔を有す
る。

【０００４】反射鏡５３は、内面が鏡面をなす楕円筒体
形状をしている。反射鏡５３の第１焦点上に水銀灯５２
が位置して、第２焦点上に光ファイバーＦの走行路が形
成される。反射鏡５３は筒体であるため、水銀灯５２も
直管型のランプである。この硬化装置の上部には、図示
しないコーティング装置が設けられており、このコーテ
ィング装置によって、光ファイバーＦの外表面に未硬化
のコーティング剤が塗布される。未硬化のコーティング
剤が塗布された光ファイバーＦは、コネクターキャップ
５６の貫通孔から透光性パイプ５１の内部に導入され透
光性パイプ５１の内部において上方から下方へ走行し、
コネクターキャップ５５の貫通孔から排出される。そし
て、光ファイバーＦが透光性パイプ５１内を走行する間
に、水銀灯５２及び反射鏡５３からの紫外線が、未硬化
のコーティング剤に照射して、硬化させる。この技術を
開示したものに、例えば、特公平３─４９６２５号があ
る。

【０００５】紫外線を放射する光源は、上記水銀灯以外
にも、電極を有しない無電極型のランプが使われる。こ
のランプは、水銀等の発光材料が封入されて、反射鏡の
外部に配置されたマグネトロン（マイクロ波発生手段）
によって、ランプに対してマイクロ波が照射される。こ
の照射によって、発光材料が励起されるとランプは紫外
線を発光する。無電極型ランプを使うと、電極がないぶ
んだけ、管径を細くできる。管径を細くすると、第１焦
点上に光源が集中して、第２焦点上の物体（光ファイバ
ー）に強く照射できる。この第２焦点上での照射が集中
して、強度が高くなると、コーティング剤の硬化処理を
早める結果として、光ファイバーの走行速度をより速く
することができる。この技術を開示したものに、例え
ば、特開昭６２─２２９２０２号がある。

【０００６】さらに、最近は、光ファイバーに塗布され
たコーティング剤の硬化処理として、より速く行うこと
が要求される。しかし、ランプの管径を細くする方法に
も問題がある。ランプの管径を細くした場合は、ランプ
の単位表面積当たりの温度が高くなる。そして、ガラス
管の耐熱温度を越えると、ガラス管が失透（白くなり、
透明度を失う）したり、形状変化を起こす。一般には、
この問題に対処するため、耐熱温度を越えないように、
ランプを冷却している。例えば、反射鏡の一部に、マイ
クロ波が漏れない程度の小さな開口を設けて、外部よ
り、この開口を通して冷却風をランプに吹き付ける方法
がある。そして、表面温度が高温になればなるほど、冷
却風の吹き付け能力を向上させるか、あるいは、冷却用
開口をより多数設ける必要がでてくる。しかし、いずれ
の方法も、装置の大型化や構造の複雑化、あるいは、反
射鏡での紫外線照射量の低下という問題を伴う。また、
これらの方法は、仮に達成できても、高温になったラン
プ表面を部分的に冷却しているにすぎず、ランプの表面
で温度差を生じる。ランプの表面で温度差を生じると、
封入金属が、温度の低い方に、蒸発することなく集まっ
てしまうため、その封入金属の発光スペクトルに寄与し
ない。そして、放射波長に影響を与える。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明が解
決しようとする課題は、光ファイバーに塗布された紫外
線硬化型のコーティング剤の硬化装置であって、照射す
る照度を高めるために、長尺の無電極型発光ランプの管
径を細くするにあたって、この時、生じるランプの表面
温度を、均一に、冷却することができて、放射光の波長
を変化させることなく安定した発光をすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】課題を解決するためにこ
の発明は、内面が鏡面をなし、かつ、その内部空間の一
部がマイクロ波空洞をも形成する楕円筒体形状をなす反
射鏡と、反射鏡の第１焦点上に位置する長尺の無電極型
紫外線発光ランプと、反射鏡の第２焦点上を走行する紫
外線硬化型のコーティング剤が塗布された光ファイバー
を囲むように配置する長尺の透光性パイプと、反射鏡の
外部に設けられたマイクロ波発生手段と、マイクロ波発
生手段で発生したマイクロ波を、無電極型紫外線発光ラ
ンプに結合させるマイクロ波結合手段と、反射鏡の外部
より冷却風を取り込み、無電極型紫外線発光ランプの発
光部に吹き付ける冷却手段と、無電極型紫外線発光ラン
プを、その長手方向を軸として自転させる回転手段とよ
りなることを特徴とする。

【０００９】

【作用】このような構成によって、長尺の無電極型紫外
線発光ランプの長手方向に沿って冷却風を吹き付け、か
つ、その長手方向を軸として回転させるため、ランプの
管径を細くしても、表面積はほぼ均一に冷却できる。こ
のため、ランプはその放射波長が変化することなく、安
定して発光させることができる。

【００１０】

【実施例】以下、実施例を使って具体的に説明する。図
１は、図５に対応して、この発明の硬化装置の一実施例
を示す。（ａ）は硬化装置の側断面図であり、（ｂ）は
（ａ）図の線Ａ─Ａ断面における平面図である。１１
は、図５における５１に対応する透光性パイプを示す。
１２は、図５における５２に対応するランプを示す。し
かし、図５では、有電極の水銀灯であるのに対して、１
２は、無電極型紫外線発光ランプを示す。１３は、図５
における５３に対応する楕円筒体形状をなす反射鏡を示
す。楕円反射鏡１３は、図５と異なり、２分割されてあ
る。１４は、図５における５４に対応するケーシングを
示す。１５、１６は、図５における５５、５６にそれぞ
れ対応するコネクターキャップを示す。それぞれの動作
説明は、図５と同様のため、説明は省略する。

【００１１】無電極型紫外線発光ランプ１２（以下、ラ
ンプとも言う）は、長尺のガラス管内に水銀等の発光材
料を封入している。そして、鉄、すず、コバルト等の金
属を封入して、メタルハライドランプとして機能する場
合もある。ランプ１２は、例えば、長さが２５８ｍｍ、
内径が４ｍｍ、外形が６ｍｍが適用される。反射鏡１３
は、楕円筒体形状をしており、その内部のできる空間
は、測部１３１、上部１３２、下部１３３及びメッシュ
１３４より構成され、マイクロ波空洞６をも形成する。
測部１３１は、誘電体ミラーで構成され、ガラス性基板
の上に、反射面として金属酸化物の蒸着膜が形成されて
いる。上部１３２と下部１３３はアルミニウムより構成
され、同様に紫外線の反射機能を有する。メッシュ１３
４は、ステンレス網で構成され、紫外線は透過するが、
マイクロ波は透過させない。マグネトロン６０は、マイ
クロ波発生手段の一例であり、２４５０ＭＨｚの周波数
のマイクロ波パワー約１５００ワットを発生する。マイ
クロ波は導波管６１とマイクロ波結合手段としてのアン
テナ６２を介してマイクロ波空洞６と結合する。

【００１２】図２は、図１で示した光ファイバーに塗布
された硬化装置を含む強制冷却するシステムを示す。硬
化装置２の前後には、冷却風を硬化装置の中に送り込む
送風管２１、２２が接続される。冷却ファン２０から発
生する冷却風は、送風ダクト２０１を介して、送風管２
１に送られる。送風管２１の中には電源２１１が配置さ
れる。この電源２１１はマグネトロン６０と後述するラ
ンプ回転機構に関する。冷却風は、硬化装置２内に入る
時は、規制部材２３、２４によって特定方向に流れる。
マグネトロン６０の周囲には冷却フィン２５が配置さ
れ、マグネトロン６０の冷却効果を上げている。マグネ
トロン６０を通過した後、冷却風は光照射機構を冷却す
る。そして、送風管２２を介して、送風ダクト２２１よ
り排気される。

【００１３】図３は、楕円筒体形状の誘電体ミラー１３
を示している。側部１３１には、透光性パイプ１１に対
して背面側であって、ランプの長手方向に沿って複数の
通気孔３０が設けられている。通気孔３０は、ランプの
端部に対応する位置では密に設けられ、中央部に近いほ
ど、疎に設けられている。通気孔３０を通過した冷却風
は、ランプ１２の発光部分であり、かつ透光性パイプ１
１に対する背面側のみを吹き付ける。ランプ１２に冷却
風を吹き付ける位置は、紫外線の反射という点から、背
面側が好ましいが、誘電体ミラー１３が紫外線を反射す
る機能を損なわず、被照射物に対して良好に照射が行え
れば、その他の方向から吹き付けても差し支えない。通
気孔３０の大きさも、誘電体ミラー１３が紫外線を反射
する機能を損なわないのであれば、特に、限定されな
い。一例を挙げれば、１６〜３６ｍｍ²である。また、
長手方向における通気孔３０の数のバランスも、必ずし
も、端部を密に中央部を疎にする必要はなく、長手方向
において均一に冷却できれば、その他の構成でも差し支
えない。３１はアンテナ６２が挿通される開口である
が、アンテナ６２の直径より大きい分だけ冷却風の通気
孔として利用することも可能である。これら通気孔３０
によって冷却手段が構成される。

【００１４】図４は、ランプ１２の回転手段を示す。垂
直方向に配置されたランプ１２の上端には、発光部分に
続いて、保持部４０が形成され、下端にも保持部４１が
形成される。保持部４０の先端は、従動軸材４２に接触
して、バネ部材４４に圧接して、ベアリング４３により
低負荷で回転できる機構となっている。保持部４１の先
端は、駆動軸材４５の接触部４６に接触している。バネ
部材４４の作用によって、この部分も圧接している。従
動軸材４２、接触部４６は、共に、内面は曲面凹状であ
って、芯出しをやりやすい構造になっている。４７はモ
ータ、４８はその内部にギヤを有するギヤボックスを示
す。そしてモータ４７が回転すると、ギヤボックス４８
内の複数のギヤによって、所定の回転数の変換され、駆
動軸材４５を回転させる。この駆動軸材４５の回転によ
って、ランプ１２も長手方向を軸として回転する。

【００１５】図３で説明したように冷却風は、ランプ１
２に対して所定の方向から吹き付けるため、ランプ１２
を回転させることによって、その表面は均一に吹き付け
ることになる。ランプの回転は、例えば、２回転／秒で
ある。回転手段は、実施例に限るものではない。ただ、
この実施例に示した回転手段の場合、特に、ランプの保
持構造上、ランプを容易に交換ができる。さらに、この
発明のランプは無電極型であるため、電気的接続が不要
となり、回転させるための構造は極めて簡単になる。

【００１６】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明の光フ
ァイバーに塗布されたコーティング剤の硬化装置によれ
ば、長尺の無電極型紫外線発光ランプの長手方向に沿っ
て冷却風を吹き付けることができ、かつ、その長手方向
を軸として回転されるため、ランプの管径を細くして
も、表面積はほぼ均一に冷却できる。このため、ランプ
はその放射波長が変化することなく、安定して発光させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る光ファイバーに塗布されたコー
ティング剤の硬化装置の一実施例の概略図である。

【図２】この発明に係る光ファイバーに塗布されたコー
ティング剤の硬化装置に帯する強制冷却システムの一実
施例の概略図である。

【図３】この発明に係る光ファイバーに塗布されたコー
ティング剤の硬化装置の楕円筒体形状をなす反射ミラー
の一実施例の概略図である。

【図４】この発明に係る光ファイバーに塗布されたコー
ティング剤の硬化装置におけるランプの回転手段の一実
施例を示す概略図である。

【図５】従来の光ファイバーに塗布されたコーティング
剤の硬化装置を示した図である。

【符号の説明】

１１透光性パイプ１２無電極型紫外線発光ランプ１３反射ミラー１４ケーシング２０冷却ファン２１送風管２２送風管４５駆動軸材４７モータ６０マイクロ波発生手段６２マイクロ波結合手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−229202（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−17240（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C03C 25/02 G02B 6/44 301

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内面が鏡面をなし、かつ、その内部空間の
一部がマイクロ波空洞をも形成する楕円筒体形状をなす
反射鏡と、反射鏡の第１焦点上に位置する長尺の無電極型紫外線発
光ランプと、反射鏡の第２焦点上を走行する紫外線硬化型のコーティ
ング剤が塗布された光ファイバーを囲むように配置する
長尺の透光性パイプと、反射鏡の外部に設けられたマイクロ波発生手段と、マイクロ波発生手段で発生したマイクロ波を、無電極型
紫外線発光ランプに結合させるマイクロ波結合手段と、反射鏡の外部より冷却風を取り込み、無電極型紫外線発
光ランプの所定位置に吹き付ける冷却手段と、無電極型紫外線発光ランプを、その長手方向を軸として
回転させる回転手段とよりなることを特徴とする光ファ
イバーに塗布されたコーティング剤の硬化装置。