JP6631799B2 - 光照射装置 - Google Patents

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Description

この発明は、線材に向けて光を照射する用光照射装置に関するものであり、特に、線材表面の樹脂を硬化させる光照射装置に係わるものである。
従来、線材に向けて紫外光を照射して線材外表面の樹脂コーティングの硬化や表面改質を行う光照射装置が知られている。例えば、光ファイバの製造過程では、ファイバ外表面の保護膜を形成する目的で外表面への樹脂コーティングが行われている。
例えば、特許５８５１８３７号公報（特許文献１）には、図８に示すように、放電ランプからの放射光を、反射鏡を介して線材の周囲に照射する光照射装置が開示されている。この光照射装置においては、放電ランプ１０１を集光反射鏡１０２の第一焦点に配置し、対向配置された保護管１０３内に挿通された線材１０４を第二焦点に配置するものである。この構成により、放電ランプ１０１からの紫外線を、集光反射鏡１０２によって反射集光して、保護管１０３内に挿通された線材１０４に照射して光硬化するものである。
この従来技術においては、線材に塗布されたコーティング剤が搬送時に飛散し、周囲に配置された保護管を汚してしまうという問題がある。保護管が汚れてしまうと、線材に照射される光が減衰されてしまい、効果的に線材に光照射して硬化することが難しくなる、という問題がある。そのため保護管は定期的に交換が必要であるが、交換作業時に反射鏡に傷や汚れが生じてしまうと、これによって反射率を低下させてしまう恐れがある。
また、この反射鏡は、金属製のブロック体を鏡面仕上げして製造しているが、上記の交換作業を考慮するとき、反射鏡へのダメージが避けられない。
また、特許第２８９２５４５号公報（特許文献２）では、反射鏡を反射鏡保持体と一体化し、これらを取り外す構造が示されているが、この構造では反射鏡の肉厚が薄くなり、熱膨張の影響で形状が変形してしまうという問題がある。熱膨張により反射鏡の曲率が変わってしまうと、焦点位置がずれてしまい、線材の効果的な硬化処理が阻害されてしまうという問題がある。
特許５８５１８３７号公報 特許２８９２５４５号公報
この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、光源部からの光を保護管内に照射し、かつ、これを通過した光を、対向配置された凹面反射鏡によって保護管内に反射して、保護管内の線材に照射する光照射装置において、凹面反射鏡を取り外し自在として容易に交換可能とするとともに、熱膨張による凹面反射鏡の変形を極力回避した構造を提供せんとするものである。
上記課題を解決するために、この発明の光照射装置は、保護管を取り囲む凹面反射鏡が、保持体に設けられた樋状の収容凹部に収容されているとともに、外面に水平方向に延びる鍔部を備え、該鍔部を介して前記凹面反射鏡が前記保持体に着脱自在に固定されていることを特徴とする。
また、前記反射鏡は、前記鍔部よりも上方側に突出した突出部を有することを特徴とする。
また、前記反射鏡の突出部が、前記収容凹部の開口幅よりも大きな最大外径部を有しており、前記鍔部は、前記最大外径部よりも下方側に設けられていることを特徴とする。
また、前記反射鏡と前記保持体の間に、熱伝導シートを介在させることを特徴とする。
この発明の光照射装置によれば、凹面反射鏡が保持体の収容凹部内に収容され、水平方向に延びる鍔部によって該保持体に着脱自在に固定されているので、凹面反射鏡の着脱が容易であり、しかも、鍔部により固定されるので、熱的な影響によって凹面反射鏡が変形することが防止され、効果的な光照射ができるという効果がある。
そして、凹面反射鏡は鍔部よりも光源部側の上方に突出部を有するので、光源部からの紫外線を効率的に保護管側に反射して有効利用が図られる。
また、鍔部は凹面反射鏡の最大外径部よりも下側に設けられることから、保持体の収容凹部への取り付けが容易である。
本発明の光照射装置の断面図。 第１実施例の部分断面図。 第２実施例の部分拡大断面図。 第３実施例の拡大断面図。 図４の第３実施例の作用説明図。 図２の第１実施例の数値例。 図４の第３実施例の数値例。 従来例の断面図。
図１に本発明の光照射装置１が示されていて、光照射装置１は、上枠体２と下枠体３とからなり、これら上枠体２と下枠体３とは、ヒンジ４により回動自在に連結されている。
上枠体２は、筐体２１を有していて、その内部には、紫外線を出射する、例えばＬＥＤからなる光源部２２と、これに当接されたヒートシンク２３が内蔵されている。このヒートシンク２３は冷却水流路２４を流れる冷却水によって冷却され、光源部２２を冷却している。そして、筐体２１の下部には、前記光源部２２に対応して光透過用の開口２５が形成されている。
一方、下枠体３は、後述する凹面反射鏡５を収容保持する保持体３１と、これに当接された冷却ブロック３２とからなり、冷却ブロック３２には冷却水流路３３が形成されていて、ここを冷却水が流れている。
図２に詳細が示されるように、保持体３１には、樋状の収容凹部３４が形成されており、この収容凹部３４には、樋状の凹面反射鏡５が当接して固定されている。
そして、凹面反射鏡５の外面には、水平方向に延びる鍔部５１が形成されていて、この鍔部５１をネジ７等により固着することで凹面反射鏡５を保持体３１に着脱自在に固定している。
また、前記凹面反射鏡５に取り囲まれるように保護管６が設けられていて、この保護管６は紫外線透過性であって、例えば石英ガラスなどからなる。
保護管６の管軸中心は、線材Ｗの挿通路とされていて、ここに被処理物である線材Ｗが連続的に搬送されている。ここで、例えば、線材Ｗは光ファイバの周面に樹脂コートが施されたものであって、光（紫外線）照射によってこの表面の樹脂が硬化されるものである。また、例えば、線材Ｗは繊維材であってもよく、光照射によってその表面を改質させるものである。
再び図１を参照して、上記のように、内部に線材Ｗの挿通路が形成された保護管６に対して、その上方には該保護管６に沿うように光源部２２が対向配置され、保護管６の下方側には、前記光源部２２に対向するように樋状の凹面反射鏡５が配置された配置構造とされているものである。
こうすることで、光源部２２からの光は、保護管６内の線材Ｗに直接的に照射されるとともに、凹面反射鏡５によって反射された光が線材Ｗに照射されるものである。
上記構成としたことにより、凹面反射鏡５は、保持体３１から容易に着脱でき、その保守点検や交換作業が容易となり、かつ、鍔部５１によって保持体３１に固着されるので、熱膨張による変形が収容凹部３４に押し付けられるように作用するので、その変形を抑制することができるものである。
図３に第２実施例が示されていて、この実施例では凹面反射鏡５と保持体３１の収容凹部３４との間には、熱伝導シート８が介在されているものである。
この熱伝導シート８は、ゴム、樹脂等の母材中に、セラミックス、グラファイト、金属等からなる充填材を分散させたものなどからなり、凹面反射鏡５と保持体３１との熱伝導を良くして該凹面反射鏡５の冷却効果を向上させるものである。
図４に他の第３実施例が示されていて、凹面反射鏡５には、鍔部５１より上方側に突出した突出部５２が形成されている。この突出部５２は、前記収容凹部３４の開口幅Ｌよりも大きな最大外径部Ｄを有していて、凹面反射鏡５の開口幅Ｍは、この最大外径部Ｄよりも小さなものとなる。そして、前記鍔部５１は、この最大外径部Ｄよりも下方側に設けられている。
こうすることで、凹面反射鏡５は、その最大外径部Ｄよりも下方側で保持体３１の収容凹部３４に当接することになり、その着脱作業が容易になる。
なお、この実施例では、凹面反射鏡５の最大外径部Ｄは、収容凹部３４の開口幅Ｌよりも「大きく」、鍔部５１は最大外径部Ｄよりも「下方側」に設けるとしたが、最大限で、最大外径部Ｄが収容凹部３４の開口幅Ｌと等しく、鍔部５１をこの最大外径部Ｄに設けるようにしても同等の効果が得られる。
図５に示すように、この第３実施例によれば、光源部２２からの光のうち、点線で示されるように、突出部５２がない場合に、凹面反射鏡５から外れてしまう光が、実線で示されるように、突出部５２によって反射されて保護管６側に戻され、線材Ｗへの照射光として有効利用される。
図６に第３実施例の具体的一数値例が示されている。
＜保持体＞
収容凹部の開口幅 ３６．０ｍｍ
収容凹部の深さ １７．７ｍｍ
段部深さ ７．２ｍｍ
＜凹面反射鏡＞
素材 アルミニウム
厚さ ０．５ｍｍ
開口幅 ３５．０ｍｍ
鍔部の幅 １０．３ｍｍ
＜保護管＞
厚さ １ｍｍ
外径 ２２．０ｍｍ
＜線材＞
直径φ０．２５ｍｍ（元素材φ０．１２５ｍｍの表面に樹脂コート厚さ０．０６２５ｍｍのコーティング）
図７に第４実施例の具体的一数値例が示されている。
＜凹面反射鏡＞
開口幅 ３２．０ｍｍ
突出部の突出量 ５．８ｍｍ
最大外径部の径 ３７．０ｍｍ
なお、その他の緒元数値は、図６の第３実施例の数値と同様である。
以上説明したように、本発明の光照射装置では、光源部に保護管を介して反対側に対向配置される凹面反射鏡を、これに設けられた鍔部により保持体の収納凹部に着脱自在に固定するので、凹面反射鏡の着脱が簡便になり、かつ、鍔部での固着により熱膨張による変形が抑制されるという効果を奏するものである。
１ 光照射装置
２ 上枠体
２１ 筐体
２２ 光源部（ＬＥＤ）
２３ ヒートシンク
３ 下枠体
３１ 保持体
３２ 冷却ブロック
３４ 収容凹部
４ ヒンジ
５ 凹面反射鏡
５１ 鍔部
５２ 突出部
６ 保護管
８ 熱伝導シート
Ｗ 線材
Ｄ （凹面反射鏡の）最大外径部
Ｌ （収容凹部の）開口幅

Claims (4)

  1. 線材の挿通路を内部に形成する保護管と、該保護管の上方に沿って対向配置された光源部と、該光源部に対向して前記保護管の下方側に設けられた樋状の凹面反射鏡とからなる光照射装置において、
    前記凹面反射鏡は、保持体に設けられた樋状の収容凹部に収容されているとともに、外面に水平方向に延びる鍔部を備え、
    該鍔部を介して前記凹面反射鏡が前記保持体に着脱自在に固定されていることを特徴とする光照射装置。
  2. 前記反射鏡は、前記鍔部よりも上方側に突出した突出部を有することを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
  3. 前記反射鏡の突出部が、前記収容凹部の開口幅よりも大きな最大外径部を有しており、
    前記鍔部は、前記最大外径部よりも下方側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光照射装置。
  4. 前記反射鏡と前記保持体の間に、熱伝導シートを介在させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光照射装置。


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