JP2891837B2 - 光ファイバーに塗布されたコーティング剤の硬化装置 - Google Patents

光ファイバーに塗布されたコーティング剤の硬化装置

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JP2891837B2
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正美 戸賀崎
秀彦 阿達
祥規 後藤
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10Coating
    • C03C25/12General methods of coating; Devices therefor

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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)

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焦点上に位置して、かつ、その
一部に回転用小羽根が設けられた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、反射鏡の外部より取り込んだ冷
却風の一部を、無電極型紫外線発光ランプの回転用小羽
根に集中的に吹き付けて、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、無電極型紫外線発光
ランプに設けられた羽根に、反射鏡の外部より取り入れ
た冷却風の一部を集中的に吹き付けるため、当該ランプ
は長手方向を軸に自転する。このため、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。そして、
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。121は無電
極型紫外線発光ランプ12に設けられた回転用小羽根で
ある。この羽根121は石英片でランプ12の長手方向
の中央部分に、その周囲に4つ設けられいる。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つに分割
されている。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。さらには、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258m
m、内径が4mm、外形が6mmが適用される。ランプ
12には、回転用小片121が発光部分の中央部に4カ
所設けられている。この回転用小羽根121はガラス管
と同じ石英でできており、ガラス細工によりつけ一体と
なっている。この回転用小羽根121の大きさは、例え
ば、15mm×8mmで厚さが1mmである。反射鏡13は、
楕円筒体形状をしており、その内部にできる空間は測部
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134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。ランプの端部に対応する
位置では、通気孔30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。通気孔31は、図
2で説明した強制冷却システムによって、流れてくる冷
却風の一部を、ランプ12の発光部分ではなく羽根12
1に集中的に吹き付けるための孔である。通気孔30
は、図3に示した位置に限るものではなく、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1
3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、16〜36mm
2 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。32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、接触部材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構造となっている。保持部41の先
端も、同様に、接触部材45に接触している。接触部材
42は内面が曲面凹状に形成され芯出しをやりやすい構
造となっている。ランプ12は、その長手方向を軸にし
て、回転自在に取り付けられている。
【0015】図1、図3で説明したように冷却風は、ラ
ンプ12の発光部に対して所定の方向から吹き付けると
ともに、ランプ12の回転用小羽根121にも集中的に
吹き付けることによって、ランプ12を回転させなが
ら、その表面を均一に冷却する。 図1(b)を使って
説明すると、回転用小羽根121に、冷却風の一部が集
中的に当たると、Cに示す方向に回転する。そして、次
の回転用小片に冷却風が当たる。このようにして、連続
して回転用小片に冷却風が当たることによってランプ1
2は自転する。ランプの回転は、例えば、10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。ランプ12に設けられ回転用小羽根121は、実施
例に示した位置、数、形に限るものではなく、ランプ1
2を良好に自転させることができるのであれば、その他
の構造でも可能である。また、ランプ12にガラス細工
として一体的に形成するものに限らない。
【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。また、ランプを回転させるだけの動力
源を用意する必要がない。
【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 42 接触部材 45 接触部材 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 (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【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焦点上に位置して、かつ、その一部に回転
    用小羽根が設けられた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、 反射鏡の外部より取り込んだ冷却風の一部を、無電極型
    紫外線発光ランプの回転用小羽根に吹き付けて、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
    とする光ファイバーに塗布されたコーティング剤の硬化
    装置。
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