JP7908023B2 - ワークピースを硬化させるための硬化装置および方法 - Google Patents

Description

本明細書は一般に、紫外線硬化のための方法およびシステムに関し、特に、光ファイバ表面コーティングの紫外線硬化のための方法およびシステムに関する。

光ファイバは、電気通信産業においてだけでなく、照明および画像用途においても普遍的に使用される。それらは、電気配線と比較して長い距離にわたってより高いデータ伝送速度を提供する。また、光ファイバは、金属配線よりも柔軟性が高く、軽量で、細い径に引き込むことができる。これにより、ケーブルに大容量のファイバを束ねることができる。紫外線（ＵＶ）硬化プロセスによって塗布される表面コーティングは、物理的損傷および湿気侵入から光ファイバを保護し、性能の長期耐久性を維持するために使用される。表面コーティングの硬化の均一性が増大することにつれて、光ファイバの耐久性も増大する。しかしながら、表面コーティングの十分に均一な硬化を提供することはしばしば困難である。１つのアプローチは、ＵＶ光源によって放射されるＵＶ光によって表面コーティングが硬化される状態で、ＵＶ光源に近接してワークピース（例えば、光ファイバなど）を配置することである。硬化の効率を高めるために、反射体を使用して、ＵＶ光の一部をワークピースに向け戻すことができる。しかしながら、ＵＶ光は、反射体によってワークピースから離れた方向に分散される。その結果、効率損失につながる。加えて、反射体のサイズが増大すると、ＵＶ光源からのワークピースの距離も増大する。その結果、ワークピースに吸収されるＵＶ光が減少する。

一例では上述の問題は、硬化デバイスによって対処される。その硬化デバイスは、より大きな第１の楕円筒反射体と、より小さい第２の楕円筒反射体とを含む。第２の楕円筒反射体は、第１の楕円筒反射体の内部に入れ子状態になっている。第１の楕円筒反射体と、第２の楕円筒反射体とは、共同設置（co-located）の第１の焦点を有するように配置されている。このようにして、第１の楕円筒反射体と、第１の楕円筒反射体内に入れ子状態にある第２の楕円筒反射体とは、それぞれ、共同設置の第１の焦点に配置されたワークピースに光源からの光を反射させる。

一例として、第２の楕円筒反射体の全体は、第１の楕円筒反射体の内部に収容されている。共同設置の第１の焦点は、第２の楕円筒反射体の第１の開口に、第１の楕円筒反射体の閉じた端部と、第２の楕円筒反射体の対向する第２の開口との間に位置されている。その結果、共同設置の第１の焦点に配置されたワークピースを光源のより近い位置に配置し、硬化デバイスのサイズを小さくすることができる。

上記の概要は、詳細な説明でさらに説明される概念の選択を簡略化した形で導入するために提供されることを理解されたい。クレームされた主題の重要なまたは本質的な特徴を特定することを意味するものではなく、その範囲は、詳細な説明に続く特許請求の範囲によって一義的に定義される。さらに、特許請求の範囲に記載の主題は、上記の欠点または本開示の任意の部分を解決する形態に限定されない。

図１は、電源と、コントローラと、発光サブシステムとを備える光反応性システムの一例を示す。

図２は、単一の光源を有するＵＶ硬化デバイス用の楕円筒反射体の断面を示す。

図３は、共同設置焦点を有するネスト型楕円反射体を含む第１のＵＶ硬化デバイスの断面を示す図である。

図４は、図３のＵＶ硬化デバイスの非干渉性の放射照度対位置の関係を示すグラフである。

図５は、共同設置焦点を有するネスト型楕円反射体を含む第２のＵＶ硬化デバイスの断面を示す図である。

図６は、図５のＵＶ硬化デバイスの非干渉性の放射照度対位置の関係を示すグを示すグラフを示す。

図７は、共同設置焦点を有するネスト型楕円反射体を有するＵＶ硬化デバイスを含む例示的な光反応性システムの断面を示す。

図８は、例示的な光反応性システムの斜視断面図を示す。

図９は、光反応性システムのネスト型楕円反射体の斜視図を示す。

図１０は、図９のネスト型楕円反射体の端部断面図を示す。

図１１は、共同設置焦点を有するネスト型楕円反射体を含むＵＶ硬化デバイスを使用して、光ファイバなどのワークピースを硬化するための例示的な方法のフローチャートを示す。

図３、図５、および図７～図１０は、縮尺通りに示されているが、所望であれば、他の相対的な寸法を使用することもできる。

以下の説明は、ＵＶ硬化デバイスのためのシステムおよび方法に関し、特に、光ファイバ表面コーティングの紫外線硬化のためのＵＶ硬化デバイスに関する。ＵＶ硬化デバイスは、図１に示す光反応性システムのような光反応性システム内に含まれる。従来、ＵＶ硬化デバイスは、図２に示すように、シングル楕円反射体を含む。しかしながら、本開示によるＵＶ硬化デバイスは、図３及び図５に示すように、ネスト型楕円反射体を含む。ネスト型楕円反射体は、内側の第２の楕円反射体を収容する外側の第１の楕円反射体を含む。第１の楕円反射体および第２の楕円反射体は、第１の楕円反射体の第１の焦点および第２の楕円反射体の第１の焦点がそれぞれ同じ位置に配置されるように構成される。第１の楕円形反射体の第２の焦点に配置された光源は、第１の焦点に配置されたワークピース（例えば、光ファイバ）に向かってＵＶ光線を向ける。ＵＶ光線は、第１の楕円反射体および第２の楕円反射体の反射面によって、ワークピースに向かって反射される。その結果、図４および図６のグラフによって示されるように、ワークピースの位置でＵＶ光の放射照度の増大につながる。それらの楕円反射体は、図７～図８に示すように、ＵＶ硬化デバイスのハウジング内に配置される。そして、それらの楕円反射体の一方または両方は、図９～図１０に示すように、別個の部品から形成される。ワークピースは、図１１のフローチャートによって示される例示的な方法に従って、ＵＶ硬化デバイスによって硬化される。ネスト型楕円反射体を含むようにＵＶ硬化デバイスを構成することによって、ワークピースの位置におけるＵＶ放射照度は、従来のＵＶ硬化デバイスと比較して増大する。増大した放射照度は、ワークピースの硬化時間を低減する。これにより、生産効率が上がり、コストが低減する。加えて、ネスト型反射体によって提供される増大した放射照度により、ワークピースを硬化させるためのＵＶ放射を生成するために光源によって消費される電力の量が低減される。その結果、光源のサイズおよび／または複雑さが低減される。これは、ＵＶ硬化デバイスの動作コストおよび／または製造コストをさらに低下させる。

図１を参照すると、光反応性システム（例えば、硬化デバイス１０（本明細書ではＵＶ硬化デバイスと呼ぶ）など）の例示的な構成のブロック図が示されている。硬化デバイス１０は、発光サブシステム１２と、コントローラ１４と、電源１６と、冷却サブシステム１８とを備える。発光サブシステム１２は、複数の半導体デバイス１９を含む。複数の半導体デバイス１９は、例えば、ＬＥＤデバイスの線形アレイのような発光素子のアレイ２０である。また、発光素子のアレイ２０は、例えば、ＬＥＤデバイスの二次元アレイ、または、複数のＬＥＤアレイのアレイを含む。半導体デバイスは、放射出力２４を提供する。放射出力２４は、硬化デバイス１０から固定平面に位置するワークピース２６に向けられる。返ってきた放射線２８は、ワークピース２６から（例えば、放射出力２４の反射によって）発光サブシステム１２に向け戻される。

放射出力２４は、カップリング光学系３０を介してワークピース２６に向けられる。カップリング光学系３０は、様々に実装されてもよい。一例として、カップリング光学系は、半導体デバイス１９と窓６４との間に介在された１つまたは複数の層、材料または他の構造を含み、ワークピース２６の表面に放射出力２４を提供する。一例として、カップリング光学系３０は、収集（collection）、集光（condensing）、コリメーション（collimation）、または別の方法で放射出力２４の質または効果的な量を増大するためのマイクロレンズアレイを含む。別の例として、カップリング光学系３０は、マイクロ反射体アレイを含む。そのようなマイクロ反射体アレイを使用すると、放射出力２４を提供する半導体デバイスのそれぞれは、１対１の基準で、各マイクロ反射体に配置される。別の例として、放射出力２４を提供する発光素子のアレイ２０は、多数対１の基準で、複数のマクロ反射体に配置される。このように、カップリング光学系３０は、両方のマイクロ反射体アレイを含んでいる。各半導体デバイスは、各マイクロ反射体および複数のマクロ反射体において、１対１の基準で配置されている。半導体デバイスからの放射出力２４の量および／または質は、マクロ反射体によってさらに増大される。例えば、マクロ反射体は、楕円筒反射体、放物面反射体、ネスト型楕円筒反射体等を含む。

カップリング光学系３０の層、材料または他の構造のそれぞれは、選択された屈折率を有する。各屈折率を適切に選択することによって、放射出力２４（および／または返ってきた放射線２８）の経路内の層、材料、および他の構造の間のインターフェースでの反射を選択的に制御する。一例として、半導体デバイスとワークピース２６との間に配置された、選択されたインターフェース（例えば、窓６４）でのそのような屈折率の差を制御することによって、そのインターフェースでの反射は、ワークピース２６への最大搬送のために、そのインターフェースでの放射出力の伝送を増大するように、低減されまたは増大される。例えば、カップリング光学系は、二色性の反射体を含む。特定の波長の入射光が吸収される一方、他の波長の入射光は反射され、ワークピース２６の表面に集束される。

カップリング光学系３０は、様々な目的のために採用される。例示的な目的はとりわけ、半導体デバイス１９の劣化の可能性を低減すること、冷却サブシステム１８に関連する冷却流体を保持すること、放射出力２４を収集し、集光し、および／またはコリメートすること、返ってきた放射線２８を収集し、方向付けし、または退けること、あるいはその他の目的を含む。これらは、単独で、または組み合わせることができる。更なる例として、硬化デバイス１０は、放射出力２４の効果的な品質、均一性、または量を増大する（特に、ワークピース２６に伝送される）ように、カップリング光学系３０を使用してもよい。

複数の半導体デバイス１９は、データをコントローラ１４に供給するように、カップリング電子機器２２を介してコントローラ１４に結合される。さらに後述するように、コントローラ１４は、このようなデータを提供する半導体デバイスを（例えば、カップリング電子機器２２を介して）制御するように実装される。コントローラ１４は、電源１６および冷却サブシステム１８に接続され、これらを制御するように実装される。例えば、コントローラは、ワークピース２６で照射される光の使用可能なエリアを増大させるために、アレイ２０の中間部分に分布する発光素子により大きな駆動電流を供給し、アレイ２０の端部に分布する発光素子により小さな駆動電流を供給する。更に、コントローラ１４は、電源１６および冷却サブシステム１８からデータを受信する。一例において、ワークピース２６表面の１つまたは複数の位置における放射照度は、センサによって検出され、フィードバック制御スキームでコントローラ１４に送信される。さらなる例では、コントローラ１４は、別の照明システム（図１には示されていない）のコントローラと通信して、両方の照明システムの制御を協調させる。例えば、複数の照明システムのコントローラ１４は、マスタースレーブカスケーディング制御アルゴリズム（master-slave cascading control algorithm）で動作するコントローラの一つの設定点は、他のコントローラの出力によって設定される。別の照明システムと連動して、硬化デバイス１０の動作のための他の制御ストラテジーが使用されてもよい。別の例として、並んで配置された複数の照明システムのコントローラ１４は、複数の照明システムにわたって照射光の均一性を高めるために、同一の方法で照明システムを制御する。

電源１６、冷却サブシステム１８、および発光サブシステム１２に加えて、コントローラ１４は、内部エレメント３２および外部エレメント３４に接続され、内部エレメント３２および外部エレメント３４を制御するように実装される。図示されるような内部エレメント３２は、硬化デバイス１０に対して内側にある。一方、図示されるような外部エレメント３４は、硬化デバイス１０に対して外側にあるが、ワークピース２６（例えば、ハンドリング機器、冷却機器またはその他の外部機器）に関連付けられてもよく、または、硬化デバイス１０が支持する光化学反応（例えば、硬化）に関連付けられてもよい。

電源１６、冷却サブシステム１８、発光サブシステム１２、および／または内部エレメント３２および外部エレメント３４のうちの１つまたは複数からコントローラ１４によって受信されるデータは、様々なタイプである。一例として、そのデータは、結合された半導体デバイス１９と関連する１つまたは複数の特性を表す。別の例として、そのデータは、各発光サブシステム１２と、電源１６と、冷却サブシステム１８と、内部エレメント３２と、データを提供する外部エレメント３４と関連する１つまたは複数の特性を表す。さらに別の例として、データは、ワークピース２６に関連付けられた１つまたは複数の特性を表す（例えば、ワークピースに向けられた放射出力エネルギーまたはスペクトルコンポーネントを表す）。さらに、データは、これらの特性の何らかの組み合わせを表していてもよい。

コントローラ１４は、そのようなデータを受信すると、そのデータに応答するように実装される。例えば、任意のそのようなコンポーネントからのそのようなデータに応答して、コントローラ１４は、電源１６、冷却サブシステム１８、発光サブシステム１２（１つまたは複数のそのような結合された半導体デバイスを含む）、および／または内部エレメント３２および外部エレメント３４のうちの１つまたは複数を制御するように実装される。一例として、光エネルギーがワークピースに関連する１つまたは複数のポイントにおける光エネルギーの閾値よりも低いことを示す発光サブシステムからのデータに応答して（例えば、光エネルギーの閾値がワークピース２６の硬化に望ましい光エネルギーの量に対応する）、コントローラ１４は、次の（ａ）～（ｄ）のいずれかのように実行される。（ａ）１つまたは複数の半導体デバイスに電源の電力供給を増大する。（ｂ）冷却サブシステム１８を介して発光サブシステムの冷却を増大させる（例えば、冷却される場合、特定の発光デバイスは、より大きな放射出力を提供する）。（ｃ）電力がそのようなデバイスに供給される間の時間を増大させる。（ｄ）上記のいずれかの組み合わせを提供する。

発光サブシステム１２の個別の半導体デバイス１９（例えば、ＬＥＤデバイス）は、コントローラ１４によって独立して制御される。例えば、コントローラ１４は、異なる強度、波長等の光を発する１つまたは複数の個別のＬＥＤデバイスの第２のグループを制御しながら、第１の強度、波長等の光を発する１つまたは複数の個別のＬＥＤデバイスの第１のグループを制御する。１つまたは複数の個別のＬＥＤデバイスの第１のグループは、発光素子の同じアレイ２０内にあってもよく、複数の照明システムからの発光素子の２つ以上のアレイ２０からあってもよい。また、発光素子のアレイ２０は、他の照明システムにおける発光素子（例えば、半導体デバイス１９）の他のアレイからのコントローラ１４によって独立して制御されてもよい。例えば、第１のアレイの半導体デバイスは、第１の強度と波長等の光を発するように制御される。一方、別の硬化デバイスにおける第２のアレイの半導体デバイスは、第２の強度と波長等の光を発するように制御される。

さらなる例として、第１のセットの条件（例えば、特定のワークピース、光反応、および／または操作条件のセット）の下、コントローラ１４は、第１の制御ストラテジーを実行するために、硬化デバイス１０を動作させる。一方、第２のセットの条件（例えば、特定のワークピース、光反応、および／または操作条件のセット）の下、コントローラ１４は、第２の制御ストラテジーを実行するために、硬化デバイス１０を動作させる。上述したように、第１の制御ストラテジーは、第１の強度、波長等の光を発する１つまたは複数の個別の半導体デバイス（例えば、ＬＥＤデバイス）の第１のグループを動作させることを含む。一方、第２の制御ストラテジーは、第２の強度、波長等の光を発する１つまたは複数の個別のＬＥＤデバイスの第２のグループを動作させることを含む。ＬＥＤデバイスの第１のグループは、第２のグループと同じＬＥＤデバイスのグループであってもよい。また、ＬＥＤデバイスの第１のグループは、ＬＥＤデバイスの１つまたは複数のアレイにわたってもよく、または、第２のグループと異なるＬＥＤデバイスのグループであってもよい。しかし、ＬＥＤデバイスの異なるグループは、第２のグループからの１つまたは複数のＬＥＤデバイスのサブセットを含む。

冷却サブシステム１８は、発光サブシステム１２の熱挙動を管理するために実装されている。例えば、冷却サブシステム１８は、発光サブシステム１２、より具体的には、半導体デバイス１９の冷却のために提供される。また、冷却サブシステム１８は、ワークピース２６および／またはワークピース２６と硬化デバイス１０（例えば、発光サブシステム１２）との間の空間を冷却するために実装される。例えば、冷却サブシステム１８は、空気冷却システムまたは他の流体（例えば、水）冷却システムを含む。冷却サブシステム１８はまた、半導体デバイス１９に取り付けられた冷却フィン、または半導体デバイス１９のアレイ２０、またはカップリング光学系３０に取り付けられた冷却フィンなどのような冷却エレメントを含む。例えば、冷却サブシステムは、カップリング光学系３０の上に冷却空気を吹き付けることを含む。カップリング光学系３０は、熱伝達を高めるために外部フィンを備えている。

硬化デバイス１０は、種々のアプリケーションのために使用される。例えば、そのようなアプリケーションは、例に限定されないが、光ファイバ、インク印刷、ＤＶＤ及びリソグラフィの製造等の硬化用途を含む。硬化デバイス１０を使用することができるアプリケーションは、関連する動作パラメータを有する。すなわち、アプリケーションは、１つまたは複数の時間にわたって適用される、１つまたは複数の波長で、１つまたは複数のレベルの放射強度（radiant power）の提供のような、関連する動作パラメータを有する。アプリケーションに関連する光反応を適切に達成するために、屈折力（optical power）は、１つまたは複数のこれらのパラメータのうちの１つまたは複数の所定のレベルでまたは所定のレベルを超えて（および／または特定の時間、時間、または時間範囲にわたって）、ワークピース２６において、またはワークピース２６の近くで、供給される。

意図されたアプリケーションのパラメータに従うために、放射出力２４を提供する半導体デバイス１９は、アプリケーションのパラメータ（例えば、温度、スペクトル分布および放射強度）に関連する様々な特性に従って動作される。同時に、半導体デバイス１９は、半導体デバイスの製造に関連付けられている動作仕様書を有する。それは、とりわけ、デバイスの劣化の可能性を低減するために、付随される。硬化デバイス１０の他のコンポーネントも、動作仕様書を関連付ける。これらの仕様書には、他のパラメータ仕様書の中でも、動作温度および印加電力に関する範囲（例えば、最大値および最小値）が含まれる。

したがって、硬化デバイス１０は、アプリケーションのパラメータのモニタリングを支援する。更に、硬化デバイス１０は、各特性と仕様書とを含む半導体装置１９のモニタリングを提供する。さらに、硬化デバイス１０はまた、その特性および仕様書を含む、硬化デバイス１０の選択された他のコンポーネントのモニタリングを提供する。

このようなモニタリングを提供することにより、硬化デバイス１０の動作が確実に評価されるように、システムの適切な動作の検証が可能となる。例えば、硬化デバイス１０は、アプリケーションのパラメータ（例えば、温度、スペクトル分布、放射強度など）、そのようなパラメータと関連付けられた任意のコンポーネントの特性および／または任意のコンポーネントのそれぞれの動作仕様書のうちの１つまたは複数に関して、不適切に動作している可能性がある。モニタリングの提供は、システムのコンポーネントのうちの１つまたは複数からコントローラ１４によって受信されたデータに応答し、それに従って実行される。

モニタリングは、システムの動作の制御をサポートする。例えば、制御ストラテジーは、コントローラ１４を介して実行される。コントローラ１４は、１つまたは複数のシステムコンポーネントからデータを受信し、それに応答する。この制御ストラテジーは、上述したように、（例えば、コンポーネント動作に関するデータに基づいて、コンポーネントに向けられた制御信号によってコンポーネントを制御することによって）直接的に、または、（例えば、他のコンポーネントの動作を調整するように向けられた制御信号によってコンポーネントの動作を制御することによって）間接的に実行される。一例として、半導体デバイスの放射出力は、発光サブシステム１２に印加される電力を調整する電源１６に向けられた制御信号を介して、および／または、発光サブシステム１２に付与される冷却を調整する冷却サブシステム１８に向けられた制御信号を介して、間接的に調整される。

制御ストラテジーは、システムの適切な動作および／またはアプリケーションの性能を可能にし、および／または、向上させるために使用される。より具体的な例では、制御は、アプリケーションの光反応を行うように、（例えば、十分な放射エネルギーをワークピース２６に向けながら、半導体デバイス１９を所望の閾値動作温度以上に加熱する可能性を低減するために）アレイの放射出力とその動作温度との間のバランスを可能にする、および／または、増大するために使用される。

いくつかのアプリケーションにおいて、ワークピース２６に高い放射強度を供給する。したがって、発光サブシステム１２は、発光素子（例えば、半導体デバイス１９）のアレイ２０を使用して実装される。例えば、発光サブシステム１２は、高密度発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイを用いて実現される。ＬＥＤアレイが使用され、本明細書で詳述するが、半導体デバイス１９と、そのアレイ（例えば、アレイ２０）とは、本発明の原理から逸脱することなく、他の発光技術を使用して実装されてもよい。そのような他の発光技術は、特に限定されないが、有機ＬＥＤ、レーザーダイオード、他の半導体レーザなどが挙げられる。

引き続き図１を参照すると、複数の半導体デバイス１９は、アレイ（例えば、アレイ２０）の形態、または（例えば、図１に示されるよう）複数のアレイのうちの１つのアレイの形態で提供される。アレイは、１つまたは複数の半導体デバイス１９、または大部分の半導体デバイス１９が放射出力を提供するように構成されるように実装される。しかしながら、同時に、１つまたは複数のアレイの半導体デバイス１９は、アレイの特性の選択のモニタリングを提供するように実装される。例えば、モニタリングデバイス３６は、アレイ内のデバイスの中から選択され、例えば、他の発光デバイスと同じ構造を有する。発光デバイスとモニタリングデバイスとの間の差異は、特定の半導体デバイスに関連するカップリング電子機器２２によって決定される（例えば、基本的な形態では、ＬＥＤアレイは、カップリング電子機器が逆電流を提供するモニタリングＬＥＤデバイスと、カップリング電子機器が順電流を提供する発光ＬＥＤデバイスとを有する）。

さらに、カップリング電子機器に基づいて、アレイにおける半導体デバイスは、多機能デバイスおよび／またはマルチモードデバイスのいずれか／両方であてもよい。（ａ）多機能デバイスは、２つ以上の特性（例えば、放射出力、温度、磁場、振動、圧力、加速度、および他の機械的力または変形のいずれか）を検知することができ、アプリケーションパラメータまたは他の決定要因に従って、これらの検知機能間でスイッチされる。（ｂ）マルチモードデバイスは、発光、検出、および他の何らかのモード（例えば、オフ）が可能であり、アプリケーションパラメータまたは他の決定要因に従って、モード間でスイッチされる。

上述したように、硬化デバイス１０は、ワークピース２６を受けるように構成される。一例として、ワークピース２６は、ＵＶ硬化性光ファイバ、リボン、またはケーブルなどである。さらに、ワークピース２６は、硬化デバイス１０のカップリング光学系３０の焦点に、またはその近傍に位置される。このようにして、硬化デバイス１０から照射されたＵＶ光は、ＵＶ硬化用ワークピースの表面にカップリング光学系を介して向けられ、その場で光反応を実行する。硬化デバイス１０のカップリング光学系３０は、以下でさらに説明するように、共同設置焦点（co-located focus）を有するように構成されている。

次に、図２を参照すると、図２は、シングル楕円反射体２００を含むカップリング光光学系の一例を示す。シングル楕円反射体は、光ファイバワークピースの被膜を硬化するための従来のＵＶ硬化デバイスに使用される。

本明細書で説明するように、楕円は、閉曲線を生成するように、平面と円錐との交差から生じる平面曲線であり、２つの固定点（楕円の焦点）までの距離が同じ定数に加える平面のすべての点の軌跡として定義される。楕円上の対極点間の距離、または、楕円の中心に中間点がある点のペア間の距離は、その長軸または横径に沿って最大であり、その直交する短軸または共役径に沿って最小である。楕円は、その長軸および短軸に対して対称である。楕円の焦点は、楕円の長軸上の２つの特別な点であり、（長軸と短軸が交差する）楕円の中心点から等距離である。楕円上の任意の点からこれらの２つの焦点までの距離の合計は、一定であり、長軸に等しい。これらの２つの点の各々は、楕円の焦点と呼ばれる。楕円筒は、楕円断面を有する円筒である。

楕円反射体２００は、楕円形の断面を有する楕円筒を備える。このように、楕円反射体２００は、２つの焦点を有する。楕円筒の軸方向の長さに沿った１つの焦点から照射された光は、円筒の長軸に沿った第２の焦点に集中する。楕円反射体の表面２１０は、楕円筒形状と、楕円の断面とを有する光制御デバイスの一例である。それにより、楕円反射体の第１の焦点（例えば、楕円筒の軸に沿った焦点）における単一の光源２３０から発する光線２５０は、楕円反射体の第２の焦点２４０（例えば、楕円筒の第２の軸に沿った焦点）に向けられる。ＵＶ硬化のために、楕円反射体の内部表面は、第２の焦点２４０に位置するワークピースの表面にＵＶ光を実質的に向けるために、ＵＶ反射性である。

単一の光源を有するシングル楕円反射体デバイスでは、近距離場のワークピース表面（例えば、光源に向いているワークピース表面）は、遠距離場のワークピース表面（例えば、光源から離れて向いているワークピース表面）よりも高い強度で光を受ける。したがって、シングル楕円反射体はまた、光源２３０から発するＵＶ光線２６４をフォーカスするために、および、ワークピースの遠距離場の表面上に向けるようにするために、円筒状の予備的なバック反射体２６０を含む。予備的なバック反射体は、ワークピースのより均一な照射を提供するために使用される。

上述のように、従来のシングル楕円反射体（例えば、楕円反射体２００）は、２つの焦点を有している。第１の焦点で光源（例えば、光源２３０）から始まる光は、第２の焦点（例えば、第２の焦点２４０）に実質的に集中する。

図３を参照すると、硬化デバイス３００が示されている。硬化デバイス３００（本明細書では、ＵＶ硬化デバイス、ＵＶ硬化システム、および／または光反応性システムと呼ぶ）は、以下でさらに説明するように、硬化デバイス３００の動作中、硬化デバイス３００の一部の放射照度を示すために、図３に点描陰影で示されている。硬化デバイス３００は、第１の楕円反射体３０２と、入れ子状態の第２の楕円反射体３０４とを含む。第１の楕円反射体３０２および第２の楕円反射体３０４は、ネスト型楕円反射体とも呼ばれる。第１の楕円反射体３０２は、本明細書では第１の楕円筒反射体と呼ばれる。第２の楕円反射体３０４は、本明細書では第２の楕円筒反射体と呼ばれる。特に、第２の楕円反射体３０４は、第１の楕円反射体３０２の内部３０３に収容される。第１の楕円反射体３０２の短軸３０８は、第２の楕円反射体３０４の短軸３０６と同軸に配置される。そして、第１の楕円反射体３０２の長軸３１０は、第２の楕円反射体３０４の長軸３１２と同軸に配置される。第２の楕円反射体３０４は、第１の楕円反射体３０２よりも小さい。第２の楕円反射体３０４の短軸３０６は、第１の楕円反射体の短軸３０８に対して短い長さを有する。

第１の楕円反射体３０２と、第２の楕円反射体３０４とは、共同設置焦点３１４を実質的に共有するように配置される。共同設置焦点３１４は、第１の楕円反射体３０２の第１の焦点と、第２の楕円反射体３０４の第１の焦点とを表す。第１の楕円反射体３０２の第１の焦点と、第２の楕円反射体３０４の第１の焦点とは、実質的に同じ空間位置に配置され、本明細書ではまとめて共同設置焦点３１４と称される。第１の楕円反射体３０２は、反射性内面３１６を含む。第２の楕円反射体３０４は、反射性内面３１８を含む。さらに、第２の焦点３２２は、第１の楕円反射体３０２および第２の楕円反射体３０４のそれぞれの焦点である。第２の焦点３２２は、共同設置焦点３１４に対向して配置される。共同設置焦点３１４は、第１の楕円反射体３０２の開放された第２の端部３１３よりも第１の楕円反射体３０２の閉じた第１の端部３１１に近接して配置される。一方、第２の焦点３２２は、第１の楕円反射体３０２の閉じた第１の端部３１１よりも第１の楕円反射体３０２の開放された第２の端部３１３に近接して配置される。

光源３２０は、長軸３１２および長軸３１０に沿って、共同設置焦点３１４に対向して位置する第２の焦点３２２に位置し、またはその近傍に位置し、またはそれを包含してもよい。光源３２０は、例えば、ＬＥＤのアレイを含む個々のＬＥＤデバイス、または複数のＬＥＤアレイのアレイであってもよい。この配置において、入れ子状態の楕円表面は、ネスト型楕円反射体の第２の焦点３２２に位置された、またはその近傍に位置された光源３２０から照射された光を、共同設置焦点３１４に位置されたワークピース３２４の表面に実質的に集光させることができる。ワークピース３２４は、サンプルチューブ３２６内に配置される。サンプルチューブ３２６の材料（例えば、ガラス、石英など）は、光源３２０によって照射される光に対して実質的に透明である。加えて、サンプルチューブの材料は、光源３２０によって生成されたより大量の光線をサンプルチューブ３２６内のワークピース３２４に向けるように、適切な低い屈折率を有する。サンプルチューブ３２６は、硬化デバイス３００内に配置される。サンプルチューブ３２６の中心軸は、実質的に、共同設置焦点３１４を中心とする。図３に示す例では、サンプルチューブ３２６は、２２ミリメートルの直径を有する。しかしながら、他の例（例えば、図５に示され、以下でさらに説明される例）では、サンプルチューブは、異なる直径を有する。さらに他の例では、ワークピース３２４は、サンプルチューブ３２６なしで硬化デバイス３００の内部の共同設置焦点３１４に配置される。例えば、ワークピース３２４は、硬化デバイス３００内に延在してもよく、サンプルチューブ３２６によって囲まれることなく、共同設置焦点３１４の中心に置かれてもよい（例えば、サンプルチューブ３２６は、硬化デバイス３００の内部から省略される）。

この構成では、反射性内面３１６および反射性内面３１８によって、光源３２０によって発生された光線の反射のために、ワークピース３２４の照明量をより容易に所望の量の照明に維持する。そして、硬化デバイス３００は、バック反射体なしで製造または組み立てられる。その結果、硬化デバイス３００のコストおよび／または複雑さを低減する。このようにして、図３に例示される構成は、シングル楕円反射体ＵＶ硬化デバイスに対して、ワークピース表面にわたって、より高い照射強度およびより均一な照射強度を潜在的に達成することもできる。より高く、より均一な照射強度を達成することは、潜在的に、増大した生産速度および／またはより短い硬化時間を可能にする。それによって、製品製造コストを減少させる。

ネスト型楕円反射体に関し、ＵＶ光は、シングル楕円型ＵＶ硬化デバイスと比較して高い強度を維持しながら、シングル楕円反射体を有する構成に対して、ワークピースの全ての表面にわたってより均一に集光される。さらに、ネスト型楕円反射体が利用されるので、共同設置焦点からのワークピースのわずかな位置ずれ、または、焦点の１つから１つまたは複数の光源のわずかな位置ずれがあっても、光源から照射された光は、ほぼワークピースの表面に向けられる。さらに、ワークピースの断面が不規則な形状または非対称である場合、または、ワークピースの断面が大きい場合、ネスト型楕円反射体が利用されるとき、光源から照射される光は、ほぼワークピースの表面に向けられる。

硬化デバイス３００のネスト型楕円反射体の構成は、ネスト型の構成を含まない硬化デバイスと比較して、硬化デバイス３００のサイズをさらに低減する。例えば、硬化デバイス３００のサイズは、ネスト型でない構成（例えば、第１の楕円反射体の短軸が第２の楕円反射体の短軸と同軸に配置されていない構成）において、デュアル楕円反射体を含む硬化デバイスに比べて低減される。硬化デバイス３００のサイズを小さくすると、硬化デバイス３００の取り扱いおよび／または輸送が容易になる。硬化デバイス３００のサイズを小さくすると、光源３２０はワークピース３２４のより近くに配置され、これにより、ワークピース３２４によって吸収される光の量を増大させ、ワークピース３２４の硬化速度（rate of curing）を増大させる。加えて、第２の楕円反射体３０４は第１の楕円反射体３０２内に入れ子状態にあるため、第２の楕円反射体３０４の劣化の可能性が低減される（例えば、硬化デバイス３００を輸送する間）。さらに、第１の楕円反射体３０２および第２の楕円反射体３０４のネスト型構成は、ネスト型構成に楕円反射体を含まない硬化デバイス（例えば、軸方向にオフセットされた構成または非同心の構成のデュアル楕円反射体を含む硬化デバイス）と比較して、硬化デバイス３００の製造の複雑さ（例えば、成形および／または鋳造の複雑さ、反射面コーティングの複雑さ等）を低減する。

反射性内面３１６と反射性内面３１８とは、実質的に楕円形であってもよく、または少なくとも部分的に楕円形であってもよい。第１の楕円反射体３０２および第２の楕円反射体３０４は、それぞれ、実質的に楕円筒として形成される。第２の焦点３２２に配置された光源３２０から照射された光は、共同設置焦点３１４に向かって、反射性内面３１６および反射性内面３１８によって反射される。例えば、反射性内面３１６および反射性内面３１８の形状は、共同設置焦点３１４での光源３２０によって照射される光の収束を実質的に損なうことなく、完全な楕円形からわずかに逸脱してもよい。さらなる例として、完全な楕円からわずかに逸脱する反射性内面３１６および反射性内面３１８の形状は、ファセットされた楕円形の表面（faceted elliptical surfaces）を含む。第１の楕円反射体３０２および第２の楕円反射体３０４の一般的な形状は、楕円形であるが、楕円から若干離れてファセットされた個別断面を有していてもよい。ファセット化された、または部分的にファセット化された楕円表面は、所与の光源に対するワークピース表面での光の均一性または強度を増大させる方法で、反射された光の制御を潜在的に可能にする。例えば、ファセット（facets、小平面）は、楕円形状に近似するために、本質的に平坦または湾曲、滑らかまたは連続であってもよく、光源の放出形状を考慮して楕円形状からわずかに逸脱してもよい。それによって、ワークピース表面における放射照度を改善している。ファセットの各々は、楕円形表面を形成するために複数のフラットファセットを結合する角を有する平面であってもよい。または、ファセットは、湾曲された表面を有していてもよい。

硬化デバイス３００は、第１楕円反射体３０２を形成した開口３２８を含む。開口３２８は、共同設置焦点３１４およびワークピース３２４に対向して配置される。開口３２８は、長軸３１０および長軸３１２を中心に対称である。開口３２８は、第１の楕円反射体３０２および第２の楕円反射体３０４を、ＵＶ硬化デバイス３００の他のコンポーネント（例えば、光源３２０）に取り付け、位置決めおよび／または位置合わせ、並びに一体化することを助ける。開口３２８のエッジ３３２は、開口３２８が第１の楕円反射体３０２の短軸３０８に平行な方向において、第２の焦点３２２における第１の楕円反射体３０２の対向するサイド間の長さ３３４よりも大きくならないように位置される。さらに、第２の楕円反射体３０４は、開口３２８に向かって配置された第１の開口部３４０（例えば、第２の楕円反射体３０４の第１の端部）と、開口３２８から離れて配置された第２の開口部３４２（例えば、第２の楕円反射体３０４の対向する第２の端部）とを含む。第１の開口部３４０は、第２の楕円形反射体３０４の内部へのアクセスを提供する。一方、光源３２０によって放射された光線３３６は、第２の開口部３４２を通過して、共同設置焦点３１４に配置されたワークピース３２４を捕らえる（例えば、光源３２０からワークピース３２４へ直接通過するか、および／または、ワークピース３２４へ向けて反射性内面３１６によって反射する）。

上述のように、硬化デバイス３００は、サンプルチューブ３２６でワークピース３２４を受けるように構成される。ワークピース３２４は、サンプルチューブ３２６の内側を通過する。その結果、ワークピース３２４の中心軸およびサンプルチューブ３２６の中心軸は、それぞれ平行であり、共同設置焦点３１４を封じる。この構成では、ネスト型構成で配置された第１の楕円反射体３０２および第２の楕円反射体３０４により、硬化デバイス３００は、光源３２０から照射された光線３３６を実質的に均一な方法でかつ高強度でワークピース３２４の表面に集束させ、方向付ける。本明細書では、実質的に均一な方法でワークピースを照射することは、本質的に同じ放射照度（例えば、単位面積当たりの電力(power)）で、硬化デバイス３００内に配置されたワークピースの表面のすべてに照射することを指す。例えば、ワークピース３２４は、光ファイバを含む。第２の焦点３２２に光源３２０を実質的に配置することは、光ファイバを取り囲む閾値距離内で一定の放射照度のビームで光ファイバを照射することを容易にする。一例として、閾値距離は、光ファイバを取り囲む１ｍｍの一定ビームを含む。さらなる例として、閾値距離は、光ファイバを囲む３ｍｍの一定ビームを含む。

さらに、第１の楕円反射体３０２および第２の楕円反射体３０４が入れ子状態に配置されているため、ワークピース３２４の表面を均一に照射することができる。それにより、ワークピース３２４に光を向けるために、ネスト型の楕円反射体の内面以外のバック反射体または反射面を使用することを妨げる。さらに、ワークピース３２４がサンプルチューブ３２６内を通過する場合について、サンプルチューブ３２６の大きさは、第１の楕円反射体３０２の反射性内面３１６および第２の楕円反射体３０４の反射性内面３１８とサンプルチューブ３２６が接触する可能性を低減するために、楕円反射体の大きさに少なくとも部分的に基づいて決定される。上述したように、楕円反射体のネスト型構成のために、硬化デバイス３００のサイズは、ネスト型楕円反射体を含まない硬化デバイスと比較して縮小される。硬化デバイス３００のサイズを小さくすることは、光源３２０をワークピース３２４のより近くに位置させることを更に助ける（例えば、長軸３１０および長軸３１２の方向における共同設置焦点３１４と、第２の焦点３２２との間の長さが減少するように、第１の楕円反射体３０２および第２の楕円反射体３０４のサイズを構成する）。

図示のように、光源３２０から照射される光は、第１の楕円反射体３０２の反射性内面３１６および第２の楕円反射体３０４の反射性内面３１８からワークピース３２４の表面上に反射される光線３３６を含む。光源３２０から照射される光は、光源３２０からワークピース３２４の表面に直接照射される光線をさらに含む。

反射性内面３１６および反射性内面３１８は、可視光線および／またはＵＶ光線および／またはＩＲ光線を、光の最小限の吸収または屈折で反射する。代替的に、反射性内面３１６及び反射性内面３１８は、ある範囲の波長の光が反射されるように二色性である。一方、ある範囲外の波長の光は、反射性内面３１６および反射性内面３１８で吸収される。例えば、反射性内面３１６および反射性内面３１８は、ＵＶ光線および可視光線を反射するが、ＩＲ光線を吸収するように設計される。このような反射性内面は、感熱性コーティングまたはワークピースにとって、またはワークピース３２４の表面での硬化反応の速度および均一性を緩和するために潜在的に有用である。他方、硬化反応はより高い温度でより迅速に進行することができるので、反射性内面３１６および反射性内面３１８は、ＵＶおよびＩＲの両方を優先的に反射する。

上述のように、ワークピース３２４は、光ファイバを含む。ワークピース３２４は、付加的におよび／または代替的に、ある範囲のサイズおよび寸法を有するリボンまたはケーブルを含む。ワークピース３２４はまた、ＵＶ硬化性クラッドおよび／または表面コーティング、ならびにその表面に印刷されたＵＶ硬化性インクを含む。ＵＶ硬化性クラッドは、１つまたは複数のＵＶ硬化性ポリマー系を含み、２つ以上のＵＶ硬化性層を含む。これは、１つまたは複数の硬化段階でＵＶ硬化性である。ＵＶ硬化性表面コーティングは、薄膜、または、光ファイバまたは光ファイバクラッドの表面上で硬化可能なインクを含む。例えば、ワークピースは、コアおよびクラッド層を含む光ファイバである。クラッドは、ＵＶ硬化性ポリマー（例えば、ポリイミドまたはアクリレートポリマーなど）、または、別の１つまたは複数のＵＶ硬化性ポリマーを含むコーティングを含む。別の例として、ネスト型の層コーティングを使用することもできる。この場合、ワークピースは、マイクロベンディングによる減衰を最小限に抑えるために硬化したとき、柔らかいゴム質を有する内層と、より硬く、摩耗および環境（例えば、湿気、ＵＶ）への暴露からワークピース（例えば、光ファイバ）を保護するのに適した外層とでコーティングされる。内層および外層は、開始剤、モノマー、オリゴマー、および他の添加剤を含むポリマー系（例えば、エポキシ系）を含む。

硬化中、ワークピース３２４は、サンプルチューブ３２６の内側で、硬化デバイス３００を通って軸方向に引っ張られるか、または引き抜かれる。ワークピース３２４は、実質的に共同設置焦点３１４で軸方向の中心に置かれる。さらに、サンプルチューブ３２６は、共同設置焦点３１４を中心に軸方向に中心合わせされ、ワークピース３２４を同心円状に取り囲む。サンプルチューブ３２６は、ガラス、石英、または別の光学的および／またはＵＶおよび／またはＩＲ透明な材料で構成される。サンプルチューブ３２６は、寸法が過度に厚くない。その結果、サンプルチューブ３２６は、光源３２０から照射される光線をブロックしないか、または実質的に妨害しない。その光線は、第１の楕円反射体３０２の反射性内面３１６と、第２の楕円反射体３０４の反射性内面３１８とからサンプルチューブ３２６を通ってワークピース３２４の表面上に反射される光線を含む。サンプルチューブ３２６は、円形状の断面を有している。または、サンプルチューブ３２６は、別の適切な形状の断面を有していてもよい。サンプルチューブ３２６はまた、ワークピース３２４の周りの不活性雰囲気を維持し、ＵＶ硬化反応を遅くする可能性がある酸素抑制を低減するために、不活性ガス（例えば、窒素、二酸化炭素、ヘリウムなど）を含む。

光源３２０は、ＬＥＤ光源、ＬＥＤアレイ光源、またはマイクロ波電力もしくはハロゲンアーク光源、またはそれらのアレイなどの１または複数の半導体デバイスまたは半導体デバイスのアレイを含むことができる。例えば、光源３２０は、図１を参照して上述した半導体デバイス１９に類似した複数の半導体デバイスを含む。さらに、ほぼ第２の焦点３２２に位置する光源３２０は、第１の楕円反射体３０２の長さ（例えば、軸方向の長さ）および硬化デバイス３００の第２の楕円反射体３０４の長さ（例えば、軸方向の長さ）に沿って延在するように、第２の焦点３２２の軸方向の長さに沿って延在している。光源３２０（特に、光源のアレイ、または光源の複数のアレイのうちのアレイ）は、第１の楕円反射体３０２の長さおよび第２の楕円反射体３０４の長さに沿って、またはその長さに沿った位置で、第２の焦点３２２をさらに包含するか、またそれを超えて延在している。このようにして、第１の楕円反射体３０２の長さおよび第２の楕円反射体３０４の長さに沿って光源３２０から照射された光は、ワークピース３２４の全長に沿ってワークピース３２４の表面に実質的に向け直される。

さらに、光源３２０は、１つまたは複数の可視光、ＵＶ光、またはＩＲ光を放出する。別の例として、光源３２０は、第１の時間期間中、第１のスペクトルのＵＶ光を照射し、次いで、第２の時間期間中、第２のスペクトルのＵＶ光を照射する。光源３２０によって放射される第１および第２のスペクトルは、重複していても、重複していなくてもよい。例えば、光源３２０が第１のタイプのＬＥＤ光源を有する第１のＬＥＤアレイと、第２のタイプのＬＥＤ光源を有する第２のＬＥＤアレイとを含む場合、それらの発光スペクトルは、重複していても、重複していなくてもよい。さらに、第１のＬＥＤアレイおよび第２のＬＥＤアレイから光源３２０によって照射される光の強度は、同一であってもよく、異なっていてもよい。それらの強度は、コントローラ１４またはカップリング電子機器２２を介してオペレータによって独立して制御される。このようにして、光源３２０の光強度および波長の両方を、ワークピースの均一なＵＶ照射およびＵＶ硬化を達成するために柔軟かつ独立して制御することができる。例えば、ワークピース３２４が不規則な形状である場合、および／または第１の楕円反射体３０２および第２の楕円反射体３０４の共同設置焦点３１４に対して対称的でない場合、硬化デバイス３００は、均一な硬化を成し遂げるために、ワークピースのある部分と異なる別の部分を照射してもよい。別の例として、異なるコーティングまたはインクがワークピース３２４の表面に付与される場合、硬化デバイス３００は、ワークピース３２４に適用される異なるコーティングまたはインクの各々の完全な硬化を提供するために、ワークピース３２４の一部分と異なる別の部分を照射してもよい。

第１の楕円反射体３０２とネスト型構成の第２の楕円反射体３０４を含むように硬化デバイス３００を構成することによって、硬化デバイス３００に関連する硬化速度（curing rate）を増大させることができる。そして、硬化デバイス３００によるワークピース３２４の硬化の均一性を増大させることができる。例えば、ワークピース３２４は、ＵＶ光への曝露によって硬化されるように構成されたコーティングを含む。コーティングが不均一であり、または、ワークピースに不均一に塗布されていると、コーティングが膨張または収縮する間に、ワークピースは、不均一な力を受ける。ワークピースが光ファイバである場合、不均一なコーティングは、信号減衰の可能性を増加させる結果となる。コーティングのより均一な硬化を達成することは、反応性モノマーおよびオリゴマーのより高いパーセント転化率と、ポリマー系におけるより高い架橋度とを提供することを含む。加えて、一定の厚さを有し、ワークピース（例えば、光ファイバ）のアプリケーション長さにわたって連続的であるワークピースの周りの同心コーティングを達成することを含む。

光ファイバ、ケーブル、リボン等の連続またはバッチ製造プロセスにおけるより速い硬化速度を達成することは、製造時間およびコストを潜在的に削減する。さらに、より均一な硬化を達成することは、潜在的に、より高い耐久性および強度をワークピースに付与する。光ファイバコーティングの場合、コーティングの均一性の向上は、ファイバ強度を潜在的に維持する。それによって、マイクロベンディング変形、応力腐食、または光ファイバ内の他の機械的損傷などの現象のために、信号伝送の減衰を防止することに関して、光ファイバの耐久性を潜在的に向上させている。より高い架橋度はまた、コーティングの耐薬品性を潜在的に増大させ、光ファイバの化学的浸透および化学的腐食または化学的劣化を防止する。光ファイバは、表面欠陥によって激しく劣化する。従来のＵＶ硬化デバイスでは、硬化速度は、硬化均一性の低下を犠牲にして増大する。同様に、硬化均一性は、増大するが、硬化速度の低下を犠牲にして増大する。

上述したように、硬化デバイス３００は、硬化デバイス３００の操作中、硬化デバイス３００の内部３０３の様々な部分の放射照度を示すために、点描陰影で示されている。特に、より高い放射照度を有する硬化デバイス３００の内部３０３の点描陰影の表示部分は、より大きな点描サイズで示されている。一方、より低い放射照度を有する硬化デバイス３００の内部３０３の点描陰影の表示部分は、より小さな点描サイズで示される。第２の焦点３２２および共同設置焦点３１４に近接する硬化デバイス３００の内部３０３の部分は、それぞれ、第２の焦点３２２および共同設置焦点３１４から離れて位置する内部３０３の部分に対してより高い放射照度を有する。共同設置焦点３１４における放射照度は、第２の焦点３２２における放射照度よりも高い。例えば、光源３２０によって放射された光線３３６は、ワークピース３２４を捕らえ、上述したように、ワークピース３２４の硬化のためにワークピース３２４の表面によって吸収される。光線３３６の一部は、反射して光源３２０に返ってくる。しかし、反射して光源３２０に返ってくる光線３３６の部分は、ワークピース３２４によって吸収される光線３３６の部分よりも小さい（例えば、ワークピース３２４は、第１の楕円反射体３０２の反射性内面３１６および第２の楕円反射体３０４の反射性内面３１８によって共同設置焦点３１４に向かう光線３３６の反射のため、光源３２０によって放射される光の大部分を吸収する）。

図４を参照すると、プロット４０２を含むグラフ４００が示されている。これは、図３によって示され、上述された硬化デバイス３００の内部３０３の異なる位置における放射照度を示している。特に、グラフ４００の垂直軸は、非干渉性の（incoherent）放射照度を示す。グラフ４００の横軸は、硬化デバイス３００の内部３０３の位置を示す。水平軸に沿った「０」とラベル付けされた位置は、図３によって示され、上述された共同設置焦点３１４の位置に対応する。水平軸に沿った正の値は、図３によって図示されるように、共同設置焦点３１４の右側（例えば、開口３２８に向かう側）に配置された位置を示す。水平軸に沿った負の値は、図３によって図示されるように、共同設置焦点３１４の左側（例えば、開口３２８から離れた側）に配置された位置を示す。グラフ４００のｘ軸の「３０」の値と「４０」の値との間に配置されたプロット４０２の部分は、図３によって示され、上述された第２の焦点３２２の位置に対応する。

プロット４０２によって示されるように、共同設置焦点３１４の位置における放射照度は、硬化デバイス３００の内部３０３の他の部分における放射照度に対してより高いピーク値を有する。その結果、共同設置焦点３１４に配置されたワークピース（例えば、図３によって示され、上述されたワークピース３２４）の硬化速度および硬化均一性を高めることができる。いくつかの例では、共同設置焦点３１４の位置におけるピーク放射照度は、６６．４５２ワット毎センチメートルスクエアである。光源による全出力は、１０９．５３ワットである。他の例では、ピーク放射照度および／または全電力は、異なる値を有していてもよい。しかしながら、各例では、硬化デバイス３００の内部３０３のピーク放射照度は、共同設置焦点３１４の位置で生じる。

次に図５を参照すると、硬化デバイス５００の別の例が示されている。硬化デバイス５００は、図３に示し、上述した硬化デバイス３００を参照して上述したものと同様に構成された幾つかのコンポーネントを含む。特に、硬化デバイス５００は、第１の楕円反射体５０２と、第２の楕円反射体５０４とを含む。第２の楕円反射体５０４は、ネスト型構成で第１の楕円反射体５０２内に収容される。第１の楕円反射体５０２は、本明細書では、第１の楕円筒反射体と呼ぶ。第２の楕円反射体５０４は、本明細書では、第２の楕円筒反射体と呼ぶ。第１の楕円反射体５０２の構成は、図３を参照して上述した第１の楕円反射体３０２と同様であってもよい。第２の楕円反射体５０４の構成は、図３を参照して上述した第２の楕円反射体３０４と同様であってもよい。第１の楕円反射体５０２および第２の楕円反射体５０４はそれぞれ、上述の共同設置焦点３１４と同様に、共同設置焦点５１４を有する。特に、共同設置焦点５１４は、第１の楕円反射体５０２および第２の楕円反射体５０４のそれぞれの焦点である。第１の楕円反射体５０２の反射性内面５１６および第２の楕円反射体５０４の反射性内面５１８は、図３を参照して上述した例と同様に、サンプルチューブ５２６内の共同設置焦点５１４に配置されたワークピース５２４に、第２の焦点５２２に配置された光源５２０によって放射された光線５３６を反射するように構成される。第２の焦点５２２は、第１の楕円反射体５０２および第２の楕円反射体５０４のそれぞれの焦点である。第２の焦点５２２は、共同設置焦点５１４に対向して配置される。共同設置焦点５１４は、第１の楕円反射体５０２の開放された第２の端部５１３よりも第１の楕円反射体５０２の閉じた第１の端部５１１に近接して配置される。一方、第２の焦点５２２は、第１の楕円反射体５０２の閉じた第１の端部５１１よりも、第１の楕円反射体５０２の開放された第２の端部５１３に近接して配置されている。サンプルチューブ５２６の材料（例えば、ガラス、石英など）は、光源５２０によって放射される光に対して実質的に透明である（例えば、いくつかの例では、光源５２０によって放射され、サンプルチューブ５２６の表面に入射する光の少なくとも９５％は、サンプルチューブ５２６による反射なしにサンプルチューブ５２６を通過する）。硬化デバイス５００は、エッジ５３２の間に配置された開口５２８をさらに含む。開口５２８は、第１の楕円反射体５０２および第２の楕円反射体５０４を、硬化デバイス５００の他のコンポーネント（例えば、光源５２０など）に取り付け、位置決めし、および／または位置合わせし、一体化することを助ける。第２の楕円反射体５０４は、第１の開口部（aperture）５４０および第２の開口部５４２を含む。第１の開口部５４０は、第２の楕円反射体５０４の内部へのアクセスを提供する。光源５２０によって放射された光線５３６は、第２の開口部５４２を通過して、共同設置焦点５１４に配置されたワークピース５２４を捕らえる。

第１の楕円反射体５０２および第２の楕円反射体５０４の相対的な寸法は、図３を参照して上述した第１の楕円反射体３０２および第２の楕円反射体３０４の相対的な寸法と比較して異なっている。特に、第２の焦点５２２における第１の楕円反射体５０２の対向するサイド間の長さ５３４は、図３を参照して上述した長さ３３４よりも大きい。さらに、長軸５１０および／または短軸５０８に沿った第１の楕円反射体５０２の長さは、図３によって示され、上述された第１の楕円反射体３０２の対応するそれぞれの長さよりも長い。そして、長軸５１２および／または短軸５０６に沿った第２の楕円反射体５０４の長さは、図３によって示され、上述された第２の楕円反射体３０４の対応するそれぞれの長さよりも長い。第１の楕円反射体５０２および第２の楕円反射体５０４の一方または各々の拡大されたサイズは、図３を参照して上述した硬化デバイス３００に対してワークピース５２４およびサンプルチューブ５２６を収容するための追加の内部空間を提供する。一例として、サンプルチューブ５２６は、図３に示され、上述されたサンプルチューブ３２６の直径の一例として提供される２２ミリメートルの直径と比較して、２８ミリメートルの直径を有する。いくつかの例では、より大きなサンプルチューブ５２６は、サンプルチューブ３２６に対してより大きなワークピースを収容する。さらに他の例では、ワークピース５２４は、サンプルチューブ５２６なしで、硬化デバイス５００の内部の共同設置焦点５１４に配置される。例えば、ワークピース５２４は、硬化デバイス５００内に延在し、サンプルューブ５２６によって囲まれることなく、共同設置焦点５１４の中心に置かれる（例えば、サンプルチューブ５２６は、硬化デバイス５００の内部から省略されてもよい）。

図３を参照して上述した例と同様に、図５に示す硬化デバイス５００は、硬化デバイス５００の動作中、硬化デバイス５００の内部５０３の様々な部分の放射照度を示すために、点描陰影で示されている。より高い放射照度を有する内部５０３の部分は、より大きな点描サイズで示される。一方、より低い放射照度を有する内部の部分は、より小さな点描サイズで示される。点描陰影によって示されるように、共同設置焦点５１４における放射照度は、第２の焦点５２２における放射照度よりも高い。

図６を参照すると、プロット６０２を含むグラフ６００が示されている。これは、図５によって示され、上述された硬化デバイス５００の内部５０３の異なる位置における放射照度を示している。特に、グラフ６００の垂直軸は、非干渉性の放射照度を示し、グラフ６００の横軸は、硬化デバイス５００の内部５０３の位置を示す。水平軸に沿った「０」とラベル付けされた位置は、図５によって示され、上述された、共同設置焦点５１４の位置に対応する。水平軸に沿った正の値は、図５によって図示されるように、共同設置焦点５１４の右側（例えば、開口５２８に向かった側）に配置された位置を示す。水平軸に沿った負の値は、図５によって図示されるように、共同設置焦点５１４の左側（例えば、開口５２８から離れた側）に配置された位置を示す。グラフ６００のｘ軸の「３０」の値と「４０」の値との間に配置されたプロット６０２の部分は、図５によって示され、上述された第２の焦点５２２の位置に対応する。

プロット６０２によって示されるように、共同設置焦点５１４の位置における放射照度は、硬化デバイス５００の内部５０３の他の部分における放射照度に対してより高いピーク値を有する。その結果、共同設置焦点５１４に配置されたワークピース（例えば、図５に示され、上述されたワークピース５２４）の硬化速度および硬化均一性が増大される。いくつかの例では、共同設置焦点５１４の位置におけるピーク放射照度が５３．４９４ワット毎センチメートルスクエアであり、光源による全出力は１１６．４７ワットである。他の例では、ピーク放射照度および／または全電力は、異なる値を有する。しかしながら、各例では、硬化デバイス５００の内部５０３のピーク放射照度は、共同設置焦点５１４の位置で生じる。

次に図７を参照すると、硬化デバイス７００の断面図が示されている。硬化デバイス７００は、本明細書では光反応性システム、ＵＶ硬化デバイス、および／またはＵＶ硬化システムと呼ぶ。硬化デバイス７００は、円筒状の第１の楕円反射体７８０と、円筒状の第２の楕円反射体７９０とを含むネスト型楕円筒反射体７７５を含むことが示される。第１の楕円射体７８０は、上述の第１の楕円反射体３０２または第１の楕円反射体５０２と同様であっても、同じであってもよい。第２の楕円反射体７９０は、上述の第２の楕円反射体３０４または第２の楕円反射体５０４と同様であって、も同じであってもよい。硬化デバイス７００は、上述の硬化デバイス３００または硬化デバイス５００と同様であっても、同じであってもよい。第２の楕円反射体７９０は、第１の楕円反射体７８０内に収容される（例えば、第１の楕円反射体７８０によって囲まれた内部空間に配置される）。その結果、第１の楕円反射体７８０および第２の楕円反射体７９０は、ネスト型の構成になる。第１の楕円反射体７８０および第２の楕円反射体７９０は、共同設置焦点７６０を有する。これは、上述の共同設置焦点３１４および共同設置焦点５１４と同様である。第２の焦点７９２は、上述の第２の焦点３２２および第２の焦点５２２と同様である。特に、共同設置焦点７６０は、第１の楕円反射体７８０および第２の楕円反射体７９０のそれぞれの焦点である。さらに、第２の焦点７９２は、第１の楕円反射体７８０および第２の楕円反射体７９０のそれぞれの焦点である。第２の焦点７９２は、共同設置焦点７６０に対向して配置される。共同設置焦点７６０は、第１の楕円反射体７８０の開放された第２の端部７９３よりも第１の楕円反射体７８０の閉じた第１の端部７９１に近い位置に配置される。一方、第２の焦点７９２は、第１の楕円反射体７８０の閉じた第１の端部７９１よりも第１の楕円形射体７８０の開放された第２の端部７９３に近い位置に配置される。

第２の焦点７９２に配置された光源７１０は、ハウジング７１６内に少なくとも部分的に収容されている。ハウジング７１６は、冷却流体が循環する注入口および排出口配管接続部７１４を含む。光源７１０は、第２の焦点７９２に沿って実質的に配置されたＵＶ ＬＥＤの１つまたは複数のアレイを含む。硬化デバイス７００は、ハウジング７１６が反射体組立ベースプレート７２０に取り付ける装着ブラケット７１８をさらに含む。硬化デバイス７００はまた、サンプルチューブ７７０と、ワークピース（図示しない）（例えば、光ファイバ）とを含む。そのワークピースは、サンプルチューブ７７０内に引っ張られるかまたは引き抜かれ、サンプルチューブ７７０の長手方向の中心軸の周りに実質的に配置される。サンプルチューブ７７０の長手方向の軸は、ネスト型楕円筒反射体７７５の共同設置焦点７６０に実質的に沿って配置される。光源７１０から生じるＵＶ光は、サンプルチューブ７７０を介して、第１の楕円反射体７８０および第２の楕円反射体７９０によってワークピースの表面に実質的に向けられる。サンプルチューブ７７０は、石英、ガラス、または他の材料から構成され、円筒形または他の幾何学的形状を有する。サンプルチューブ７７０の外面に向けられたＵＶ光は、実質的な屈折、反射、または吸収なしにサンプルチューブ７７０を通過する。

反射体組立ベースプレート７２０は、反射体組立フェースプレート７２４に接続される。これは、ネスト型楕円筒反射体７７５の軸方向のいずれかの端部に機械的に固定される。サンプルチューブ７７０はまた、反射体組立フェースプレート７２４に機械的に固定される。このようにして、装着ブラケット７１８、反射体組立フェースプレート７２４および反射体組立ベースプレート７２０は、光源７１０、ネスト型楕円筒反射体７７５およびサンプルチューブ７７０の位置合わせを助ける役割を果たす。光源７１０から生じる光は、楕円筒反射体７９０の第２の焦点７９２の周りに実質的に位置される。サンプルチューブは、ネスト型楕円筒反射体７７５の共同設置焦点の周りに実質的に位置決めされる。そして、光源７１０から生じるＵＶ光は、ネスト型楕円筒反射体７７５によって、サンプルチューブ７７０を通って、ワークピースの表面に実質的に向けられる。また、反射体組立フェースプレート７２４は、位置合わせ機構（図示せず）を含む。サンプルチューブ７７０の位置合わせおよび／または位置決めは、反射体組立フェースプレート７２４、反射体組立ベースプレート７２０、第１の楕円反射体７８０、第２の楕円反射体７９０、およびサンプルチューブ７７０が一緒に組み立てられた後に調整される。また、反射体組立ベースプレート７２０は、反射体組立取り付けプレート７４０の片側に沿って接続される。反射体組立取り付けプレート７４０は、硬化デバイス７００を取り付けることができる１つまたは複数の取り付けスロット７４４（図８参照）および１つまたは複数の取り付け孔７４８（図８参照）をさらに備える。硬化デバイス７００はまた、他の目的のために、電気配線管、取り付けセンサなどを接続するためのさらなる接続ポート７２２および７５０を含む。さらに、硬化デバイス７００は、反射体ハウジング７１２と、硬化デバイス７００からの熱を除去するために反射体ハウジング７１２上に取り付けられた冷却ファン７１５とを含む。いくつかの例では、第２の楕円反射体７９０は、１つまたは複数の細いポスト（例えば、ポスト７９４など）を介して第１の楕円反射体７８０に固定的に結合される。いくつかの例では、光源７１０は、１つまたは複数の細いポスト（例えば、細いポスト７９６など）を介して第２の焦点７９２の位置に配置される。

ここで図８を参照すると、図７の硬化デバイス７００の斜視断面図が示されている。例示目的のために、反射体組立フェースプレート７２４が除去されている。図７について上述した要素に加えて、硬化デバイス７００は、光源７１０（図７に示す）から照射された光が透過する反射体組立リベースプレート７２０の開口部またはキャビティ８４０をさらに含む。図８に示されるように、キャビティ８４０は、ネスト型楕円反射体７７５の軸方向の長さに実質的にわたる。光源７１０からの光は、ネスト型楕円反射体７７５の全長に沿って照射される。流体を冷却するための冷却ファン７１５および注入口および排出口配管接続部７１４に加えて、反射体ハウジング７１２はまた、硬化デバイス７００からの放熱を助けるためのフィン付き表面８２０を含む。

図７および図８の硬化デバイス７００では、ネスト型楕円反射体７７５は、薄い丸みを帯びたシート構造を有するものとして示されている。一例では、ネスト型楕円反射体は、洗浄可能、再利用可能、および交換可能である、研磨されたアルミニウムの成形薄板を含む。別の例では、フィンは、ネスト型楕円反射体７７５からの伝熱表面積を増大させるために、外部表面（例えば、光源７１０からの照射表面に対して外部）に追加される。

次に、図９および図１０を参照すると、ネスト型楕円反射体９００を含む硬化デバイス９０１の別の実施形態の斜視図および端部断面図が示されている。ネスト型楕円反射体９００は、第１の楕円反射体９５０と、第２の楕円反射体９５２とを含む。それらは、共同設置焦点９８２（例えば、共同設置焦点９８２は、第１の楕円反射体９５０と、第２の楕円反射体９５２との双方の焦点である）を有する。ネスト型楕円反射体９００は、第１の楕円反射体９５０の反射性内面９８４と、第２の楕円反射体の反射性内面９９４とを含む。ネスト型楕円反射体９００は、機械加工または鋳造され、研磨されて、反射性内面９８４および反射性内面９９４を形成する。代替的に、ネスト型楕円反射体は、ガラス、セラミック、またはプラスチックで機械加工され、成形され、鋳造され、または押し出され、高反射率コーティングで処理され、反射性内面９８４および反射性内面９９４を形成する。更にまた、ネスト型楕円反射体は、第１のハーフ部９００Ａと、第２のハーフ部９００Ｂとを含む２つのハーフ部で組み立てられる。その２つのハーフ部、硬化デバイス９０１の組み立て中、共に適合および／または接合する。ネスト型楕円形反射体９００はさらに、伝熱表面積を増大させるために、フィン付き表面９１８を含む。硬化デバイス９０１の他のコンポーネント（例えば、光源、光源ハウジングなど）へのネスト型楕円反射体９００の取り付けおよび位置決めを容易にするために、ネスト型楕円反射体９００の下側９６４に取り付け孔９６６を設けてもよい。ネスト型楕円反射体９００は、その軸方向の全長に沿って、開口またはキャビティ９６８をさらに含む。キャビティ９６８は、キャビティ９６８がネスト型楕円反射体９００の第２の焦点９９２に沿って延在するように、ネスト型楕円反射体９００の長軸に沿って配置される。

このようにして、硬化デバイスは、第２の楕円筒反射体を収容する第１の楕円筒反射体と、第２の焦点に位置する光源とを含む。第１の楕円筒反射体および第２の楕円筒反射体は、共同設置焦点を有するように配置される。光源から放射された光は、第２の楕円筒反射体から共同設置焦点に反射され、第１の楕円筒反射体から共同設置焦点に逆反射（retro-reflected）される。更に、第１の楕円筒反射体の長軸は、第２の楕円筒反射体の長軸よりも大きい。第１の楕円筒反射体の短軸は、第２の楕円筒反射体の短軸よりも大きい。

第１の楕円筒反射体および第２の楕円筒反射体は、ワークピースを受けるように構成される。さらに、光源は、電源と、コントローラと、冷却サブシステムと、発光サブシステムとを含む。発光サブシステムは、カップリング電子機器と、カップリング光学系と、複数の半導体デバイスとを含む。ハウジングは、光源を含み、冷却サブシステムの流体用の注入口および排出口を含む。

第１の楕円筒反射体および第２の楕円筒反射体のうちの少なくとも一方は、二色性反射体である。そして、光源の複数の半導体デバイスは、ＬＥＤアレイを含む。ＬＥＤアレイは、異なるピーク波長を有するＵＶ光を放射する、第１のＬＥＤと、第２のＬＥＤとを含む。硬化デバイスは更に、共同設置焦点の周りに軸方向に中心化され、硬化デバイス内部のワークピースを同心円状に取り囲む石英チューブを含む。

別の実施形態では、ＵＶ硬化用の光反応性システムは、電源と、冷却サブシステムと、発光サブシステムと、ＵＶ光源とを含む。発光サブシステムは、カップリング光学系を含む。これは、第２の楕円筒反射体を収容する第１の楕円筒反射体を含む。第１の楕円筒反射体と、第２の楕円筒反射体とは、共同設置焦点を有し、ネスト型構成に配置されている。光反応性システムは、コントローラをさらに含む。これは、ＵＶ光源からＵＶ光を照射するために実行可能なメモリに記憶された命令を含む。照射されたＵＶ光は、第１の楕円筒反射体および第２の楕円筒反射体のうちの少なくとも１つによって反射され、ワークピースの表面にフォーカスされる。コントローラは、照射されたＵＶ光の強度を動的に変化させるように実行可能な命令をさらに含む。そして、光反応性システムは、第２の焦点に実質的に位置するＵＶ光源をさらに含む。照射されたＵＶ光は、ワークピースを取り囲む、空間的に一定の強度のビームを含む。

次に、図１１を参照すると、ワークピースを硬化させる方法１１００が示される。いくつかの例では、ワークピースは、光ファイバ、光ファイバコーティング、または別の種類のワークピースであってもよい。方法１１００は、１１１０で始まる。ワークピースは、光ファイバの場合、ワークピース引き抜き工程において、プリフォームから引き抜かれる。次に、方法１１００は、１１２０に続く。ワークピースは、所定のコーティングプロセスを使用して、ＵＶ硬化性コーティングまたはＵＶ硬化性ポリマーシステムでコーティングされる。

次に、方法１１００は、１１３０に進む。ワークピースをＵＶ硬化させる。１１３０でのＵＶ硬化の間、ワークピースは、１１３２で、１つまたは複数のＵＶ硬化デバイスのサンプルチューブを通して引っ張られるか、または引き抜かれる。例えば、１つまたは複数のＵＶ硬化デバイスは、直列に直線状に配置された、硬化デバイス１０、硬化デバイス３００、硬化デバイス５００、または硬化デバイス９０１のうちの１つまたは複数を含む。さらに、ワークピースは、ＵＶ硬化デバイスのネスト型楕円反射体の共同設置焦点（例えば、第１の楕円筒反射体と第２の楕円筒反射体との共同設置焦点（例えば、図３によって示され、上述された第１の楕円反射体３０２と第２の楕円反射体３０４との共同設置焦３１４））に沿って配置される。ワークピースをＵＶ硬化させる工程は、１１３４においてネスト型楕円反射体の第２の焦点に配置された少なくとも１つのＬＥＤアレイ光源からＵＶ光を照射する工程をさらに含む。照射されたＵＶ光は、１１３６でワークピースの表面上に第２の楕円筒反射体によって反射され、１１３８で第１の楕円筒反射体によってワークピースの表面上に逆反射される。したがって、照射されたＵＶ光は、ワークピースの表面上に均一に向けられる。

光ファイバを引き抜き、ＵＶ硬化させる場合、光ファイバを引っ張り、引き抜く線速度は、非常に速く、例えば、２０ｍ／ｓを超える。したがって、複数のＵＶ硬化デバイスを直列に配置することにより、光ファイバコーティングの硬化を実質的に完了するために、光ファイバがコーティングされた長さ分、十分に長いＵＶ暴露滞留時間を受けることができる。いくつかの例では、ＵＶ硬化段階の有効長さ（例えば、直列に配置されたＵＶ硬化デバイスの数）は、光ファイバまたはワークピースの生産速度、または引き抜きまたは線速度を考慮に入れることによって決定される。したがって、光ファイバ線速度が遅い場合、ＵＶ硬化システムの段階（stage）の長さまたは数は、光ファイバ線速度が速い場合よりも短い。特に、共同設置焦を有する第２の楕円筒反射体を収容する第１の楕円筒反射体を含むＵＶ硬化デバイスを使用することにより、ワークピースの表面に照射され、方向付けられるより、高い強度で、より均一なＵＶ光を潜在的に提供する。それにより、ワークピースのより速く、より均一な硬化の両方を提供することができる。このようにして、光ファイバコーティングおよび／またはインクは、より高い生産速度でＵＶ硬化される。それによって、製造コストを低下させている。

光ファイバコーティングのＵＶ硬化の完了は、強度、耐久性、耐薬品性、疲労強度などの物理的および化学的特性を付与する。硬化が不完全または不十分であると、製品の性能品質および他の特性が劣化する。これらは、光ファイバの早期故障および性能損失を引き起こす。いくつかの例では、ＵＶ硬化段階の有効長さ（例えば、直列に配置されたＵＶ硬化デバイスの数）は、光ファイバまたはワークピースの生産速度、または引き抜きまたは線速度を考慮に入れることによって決定される。したがって、光ファイバ線速度が遅い場合、ＵＶ硬化システム段階の長さまたは数は、光ファイバ線速度が速い場合よりも短い。

次に、方法１１００は、１１４０に続く。そして、追加のコーティング段階が必要かどうか判断される。いくつかの例では、二重または多重層コーティングをワークピースの表面（例えば、光ファイバ）に付与する。上述のように、光ファイバは、２つの保護同心コーティング層を含むように製造される。例えば、二重層コーティングが使用される。ワークピースは、マイクロベンディングによる減衰を最小限に抑えるために硬化されたときに柔らかくゴム状の品質を有することができる内層と、より硬く、摩耗と環境（例えば、湿気、ＵＶ）への暴露からワークピース（例えば、光ファイバ）を保護するのに適した外層と、でコーティングされる。内層および外層は、開始剤、モノマー、オリゴマー、および他の添加剤を含むポリマー系を含む。追加のコーティング工程が実行される場合、方法１１００は、１１２０に戻る。光ファイバまたは他のワークピース（ここでは、ＵＶ硬化された第１の層でコーティングされている）は、追加のコーティング工程によってコーティングされ、続いて追加のＵＶ硬化工程が行われる。図１１では、各コーティング工程は、単純な例示の目的のためにコーティング（被覆）工程１１２０として示される。しかしながら、各コーティング工程は、異なる種類のコーティング、異なるコーティング組成物、異なるコーティング厚さを適用し、異なるコーティング特性をワークピースに付与するように、同一でなくてもよい。さらに、コーティング工程１１２０は、異なる処理条件（例えば、温度、コーティング粘度、コーティング方法）を使用してもよい。同様に、異なるコーティング層または工程のための１１３０でのワークピースをＵＶ硬化する工程は、ある範囲の処理条件を含む。例えば、異なるＵＶ硬化工程において、処理条件（例えば、ＵＶ光強度、ＵＶ露光時間、ＵＶ光波長スペクトル、ＵＶ光源など）は、コーティングおよび／またはコーティング特性のタイプに応じて変更されることができる。

追加のコーティング段階はまた、例えば、着色または識別目的のために、ＵＶ硬化性インクまたはラッカーをワークピースの表面に印刷する工程またはコーティングする工程を含む。印刷工程は、所定の印刷プロセスを使用して実行され、１つまたは複数のマルチプル印刷段階または工程を含む。したがって、１１３０でのＵＶ硬化工程は、ワークピースの表面上に印刷されたインクまたはラッカーをＵＶ硬化する工程を含む。１つまたは複数の光ファイバコーティングのＵＶ硬化工程と同様に、印刷されたインクまたはラッカーは、直列に直線状に配置された１つまたは複数のＵＶ硬化デバイスの第１の楕円筒反射体および第２の楕円筒反射体の共同設置焦点に配置されたワークピースを引っ張ることによってＵＶ硬化される。その間、ＵＶ光は、ＵＶ硬化デバイスのＬＥＤアレイ光源から照射され、ネスト型楕円筒反射体によって、共同設置焦点で光ファイバの表面上に向けられる。

追加のコーティング段階がない場合、方法１１００は、１１８０に続く。ポストＵＶ硬化プロセス工程が実行される。一例として、ワークピースが光ファイバを含む場合、ポストＵＶ硬化プロセス工程は、ケーブルまたはリボン構造を含む。コーティングされ、印刷され、ＵＶ硬化された複数の光ファイバは、フラットリボン、または複数のファイバまたはリボンで構成されるより大きな直径のケーブルに組み合わされる。他のポストＵＶ硬化プロセス工程は、外部クラッディングの共押出、またはケーブルおよびリボンのシーシング工程を含む。

このようにして、ワークピースを硬化させる方法は、第２の楕円筒反射体を収容する第１の楕円筒反射体の共同設置焦点に沿ってワークピースを引き抜く工程と、第２の焦点に配置された光源からＵＶ光を照射する工程と、第２の楕円筒反射体からワークピースの表面上に照射されたＵＶ光を反射する工程と、第１の楕円筒反射体からワークピースの表面上に照射されたＵＶ光を逆反射する工程と、を含む。さらに、共同設置焦点に沿ってワークピースを引き抜く工程は、ＵＶ硬化性コーティング、ポリマー、またはインクのうちの少なくとも１つを用いて、光ファイバ、リボン、またはケーブルのうちの少なくとも１つを引き抜く工程を含む。さらに、ＬＥＤアレイは、第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤを含む。第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤは、異なるピーク波長を有するＵＶ光を発する。

この方法は、照射されたＵＶ光の強度を動的に変化させる工程と、第２の焦点にＵＶ光源を実質的に位置決めする工程とを含む。照射されたＵＶ光は、ワークピースを取り囲む空間的に一定の強度のビームを含む。

本明細書に開示される構成は、本質的に例示的なものであり、多数の変形が可能であるため、これらの特定の実施形態は、限定的な意味で考慮されるべきではないことが理解される。例えば、上記の実施形態は、光ファイバ、ケーブル、およびリボン以外のワークピースに適用されることができる。さらに、上述のＵＶ硬化デバイスおよびシステムは、既存の製造設備と一体化されてもよく、特定の光源用に設計されていない。上述のように、マイクロ波電力ランプ、ＬＥＤ、ＬＥＤアレイ、および水銀アークランプのような任意の適切な光エンジンを使用することができる。本開示の主題は、本明細書で開示される様々な構成、ならびに他の特徴、機能、および／または特性のすべての新規かつ非自明なコンビネーションおよびサブコンビネーションを含む。

本明細書に記載の例示的なプロセスフローは、様々なＵＶ硬化デバイスおよびＵＶ硬化システム構成と共に使用される。本明細書で説明されるプロセスフローは、任意の数の処理ストラテジー（例えば、連続、バッチ、半バッチ、および半連続処理など）のうちの１つまたは複数を表す。したがって、図示された様々な操作、動作、または機能は、図示された順序で、並列に、または場合によっては省略されて実行される。同様に、処理の順序は、本明細書で説明される例示的な実施形態の特徴および利点を達成するために必ずしも要求されるわけではなく、例示および説明を容易にするために提供される。図示された動作または機能のうちの１つまたは複数は、使用されている特定のストラテジーに応じて繰り返し実行される。本明細書で開示される構成およびルーチンは、本質的に例示的なものである。多数の変形が可能であるため、これらの特定の実施形態は、限定的な意味で考慮されるべきではない。本開示の主題は、本明細書で開示される様々なシステムおよび構成、ならびに他の特徴、機能、および／または特性のすべての新規かつ非自明なコンビネーションおよびサブコンビネーションを含む。

一実施態様では、硬化デバイスは、より大きな第１の楕円筒反射体と、より小さな第２の楕円筒反射体とを含む。第２の楕円筒反射体は、第１の楕円筒反射体の内部に入れ子状態になっている。第１の楕円筒反射体と、第２の楕円筒反射体とは、共同設置の第１の焦点を有するように配置されている。硬化デバイスの第１の例では、硬化デバイスは、第１の楕円筒反射体の第２の焦点に位置する光源を更に含む。光源から放射された光は、第２の楕円筒反射体から共同設置の第１の焦点に反射され、第１の楕円筒反射体から共同設置の第１の焦点に逆反射される。第２の楕円筒反射体の全体は、第１の楕円筒反射体の内部に収容される。共同設置の第１の焦点は、第２の楕円筒反射体の第１の開口部に配置され、第１の楕円筒反射体の閉じた端部と、対向する第２の楕円筒反射体の第２の開口部との間にある。硬化デバイスの第２の例は、第１の例を任意に含む。第２の例は、第１の楕円筒反射体の長軸に沿った第１の楕円筒反射体の長さが、第２の楕円筒反射体の長軸に沿った第２の楕円筒反射体の長さよりも大きく、第１の楕円筒反射体の長軸が、第２の楕円筒反射体の長軸と同軸にある構成をさらに含む。硬化デバイスの第３の例は、第１および第２の例の一方または両方を任意選択で含む。第３の例は、第１の楕円筒反射体の短軸に沿った第１の楕円筒反射体の長さが、第２の楕円筒反射体の短軸に沿った第２の楕円筒反射体の長さよりも大きく、第１の楕円筒反射体の短軸が、第２の楕円筒反射体の短軸と同軸である構成をさらに含む。硬化デバイスの第４の例は、任意選択で、第１から第３の例のうちの１つまたは複数を含む。第４の例は、第１の楕円筒反射体の長軸に沿った第１の楕円筒反射体の長さと、第２の楕円筒反射体の長軸に沿った第２の楕円筒反射体の長さとの間の差が、第１の楕円筒反射体の短軸に沿った第１の楕円筒反射体の長さと、第２の楕円筒反射体の短軸に沿った第２の楕円筒反射体の長さとの間の差に等しい構成をさらに含む。硬化デバイスの第５の例は、任意に、第１ないし第４の例の１つまたは複数を含む。第５の例は、第１の楕円筒反射体および第２の楕円筒反射体がワークピースを受けるように構成され、第２の楕円筒反射体がワークピースと第１の楕円筒反射体との間に配置された構成をさらに含む。硬化デバイスの第６の例は、任意選択で、第１から第５の例のうちの１つまたは複数を含む。第６の例は、さらに、第１の楕円筒反射体の反射面が第１の楕円筒反射体の短軸および第２の楕円筒反射体の短軸に沿った方向に、第２の楕円筒反射体の反射面から離間される構成を含む。第６の例は、光源が、電源、コントローラ、冷却サブシステム、および発光サブシステムを含み、発光サブシステムは、カップリング電子機器、カップリング光学系、および複数の半導体デバイスを含む構成を含む。第６の例は、光源のハウジングが冷却サブシステムの流体用の注入口および排出口を含む構成を含む。硬化デバイスの第７の例は、任意に、第１ないし第６の例の１つまたは複数を含む。第７の例は、さらに、石英管が、共同設置の第１の焦点の周りに軸方向に中心合わせされ、第１の楕円筒反射体と第２の楕円筒反射体との間で、硬化デバイスの内部でワークピースを同心円状に取り囲む構成を含む。硬化デバイスの第８の例は、第１～第７の例のうちの１つまたは複数を任意に含む。第８の例は、光源の複数の半導体デバイスがＬＥＤアレイを含む構成をさらに含む。硬化デバイスの第９の例は、任意選択で、第１から第８の例のうちの１つまたは複数を含む。第９の例は、ＬＥＤアレイが第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤを含み、第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤが、異なるピーク波長を有するＵＶ光を放射する構成をさらに含む。硬化デバイスの第１０の例は、任意選択で、第１から第９の例のうちの１つまたは複数を含む。第１０の例は、さらに、第１の楕円筒反射体および第２の楕円筒反射体のうちの少なくとも１つが二色性反射体である構成を含む。

一実施形態で、ＵＶ硬化のための光反応性システムは、電源と、冷却サブシステムと、発光サブシステムと、コントローラとを含む。発光サブシステムは、第１の楕円筒反射体と、第１の楕円筒反射体内に収容され、共同設置焦点を共有する第２の楕円筒反射体とを含むカップリング光学系と、第１の楕円筒反射体および第２の楕円筒反射体のそれぞれの内部に配置されたワークピースと、第１の楕円筒反射体の第２の焦点に実質的に位置するＵＶ光源と、を含む。コントローラは、メモリに記憶された命令を含む。命令されたとき、コントローラに、ＵＶ光源からＵＶ光を照射させる。照射されたＵＶ光は、第１の楕円筒反射体の反射面および第２の楕円筒反射体の反射面によって反射される。第１の楕円筒反射体の反射面によって反射された照射されたＵＶ光は、第２の楕円筒反射体の開口部を通って反射され、ワークピースに集束される。ＵＶ硬化のための光反応性システムの第１の例では、コントローラは、実行されたときに、コントローラに照射されたＵＶ光の強度を動的に変化させる、メモリに記憶された命令をさらに含む。ＵＶ硬化用の光反応性システムの第２の例は、任意に第１の例を含む。第２の例は、さらに、第２の楕円筒反射体の開口部を通って第１の楕円筒反射体の反射面によって反射された照射されたＵＶ光と、第２の楕円筒反射体の反射面によって反射された照射されたＵＶ光とが、ワークピースを取り囲む空間的に一定の強度のビームを形成する構成を含む。

一実施態様において、方法は、第１の楕円筒反射体の長軸と、第１の楕円筒反射体内に入れ子状態の第２の楕円筒反射体の同軸の長軸とに沿ってワークピースを位置決めする工程と、第１の楕円筒反射体および第２の楕円筒反射体の内部に光源を位置決めする工程と、光源から光を放射する工程とを含む。放射された光は、第２の楕円筒反射体の反射面によって、および第２の楕円筒反射体の開口部を介した第１の楕円筒反射体の反射面によって、ワークピース上に反射される。本方法の第１の例では、本方法は、第１の楕円筒反射体および第２の楕円筒反射体の共同設置焦点に配置されたワークピースをさらに含む。この方法の第２の例は、第１の例を任意に含む。第２の例は、第２の楕円筒反射体の開口部を通って第２の楕円筒反射体の反射面によってワークピース上に反射された放射光が、第１の楕円筒反射体に向かう第１の方向に開口を通って放射され、ワークピースに向かう第２の方向に反射される構成をさらに含む。本方法の第３の例は、第１の例および第２の例の一方または両方を任意に含む。第３の例はさらに、放射された光がワークピースに到達する前に、第１の楕円筒反射体の反射面から単一反射される構成を含む。本方法の第４の例は、任意に、第１から第３の例の１つまたは複数を含む。第４の例はさらに、放射された光がワークピースに到達する前に、第２の楕円筒反射体の反射面から多重反射される構成を含む。方法の第５の例は、任意選択で、第１から第４の例のうちの１つまたは複数を含む。第５の例は、光源が第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤを含むＬＥＤアレイを含む構成をさらに含む。光は、第１のピーク波長を有する第１のＬＥＤから放射され、第２のピーク波長を有する第２のＬＥＤから放出される。

図３、図５、および図７～図１０は、種々のコンポーネントの相対的な位置決めを有する例示的な構成を示す。互いに直接接触し、または直接結合されていることが示されている場合、そのような要素は、少なくとも一例では、直接接触している、または直接結合されていると呼ばれる。同様に、互いに隣接してまたは近接して示される要素は、少なくとも一例では、互いに隣接してまたは近接している。一例として、互いに面共有接触するコンポーネントは、面共有接触と呼ばれる。別の例として、少なくとも１つの例では、間に空間のみを有し、他のコンポーネントを有さないで、互いから離れて配置された要素は、そのようなものとして参照される。さらに別の例として、互いに上／下に、互いに反対側に、または互いに左／右に示される要素は、互いに対してそのようなものとして参照される。さらに、図に示されるように、少なくとも１つの例では、要素の最上部の要素または点は、コンポーネントの「上部」と呼ばれる。要素の最下部の要素または点は、コンポーネントの「底部」と呼ばれる。本明細書で使用されるように、トップ／ボトム、上部／下部、上／下は、図面の垂直軸に対して相対的であり、図面の要素の互いに対する位置を説明するために使用される。したがって、一例では、他の要素の上に示される要素は、他の要素の上に垂直に配置される。さらに別の例として、図面内に示される要素の形状は、それらの形状（例えば、円形、直線、平面、湾曲、丸みを帯びた、面取りされた、角度をつけられたなど）を有するものとして言及される。さらに、互いに交差するように示された要素は、少なくとも１つの例では、交差する要素または互いに交差すると呼ばれる。さらに、別の要素内に示されるか、または別の要素の外側に示される要素は、一例では、そのようなものとして参照される。

本明細書に含まれる例示的な制御および推定ルーチンは、様々なシステム構成とともに使用されることに留意されたい。本明細書で開示される制御方法およびルーチンは、非一時的メモリ内に実行可能命令として格納され、様々なセンサ、アクチュエータ、および他のハードウェアと組み合わせて、コントローラを含む制御システムによって実行される。本明細書で説明される特定のルーチンは、イベント駆動、割り込み駆動、マルチタスキング、マルチスレッディングなどの任意の数の処理ストラテジーのうちの１つまたは複数を表す。したがって、図示された様々な動作、操作、および／または機能は、図示された順序で、並列に、または場合によっては省略されて実行される。同様に、処理の順序は、本明細書で説明される例示的な実施形態の特徴および利点を達成するために必ずしも必要ではなく、例示および説明を容易にするために提供される。図示された動作、操作、および／または機能のうちの１つまたは複数は、使用されている特定のストラテジーに応じて、繰り返し実行される。さらに、記載された動作、操作、および／または機能は、制御システム内のコンピュータ可読記憶媒体の非一時的メモリにプログラムされるべきコードを図形的に表す。記載された動作は、電子コントローラと組み合わせて様々なハードウェアコンポーネントを含むシステムで命令を実行することによって実行される。

本明細書で開示される構成およびルーチンは本質的に例示的なものであり、多数の変形が可能であるため、これらの特定の実施形態は限定的な意味で考慮されるべきではないことが理解される。さらに、反対に明示的に述べられていない限り、用語「第１の」、「第２の」、「第３の」などは、任意の順序、位置、量、または重要性を示すことを意図しておらず、むしろ、単に、１つの要素を別の要素から区別するためのラベルとして使用される。本開示の主題は、本明細書で開示される様々なシステムおよび構成、ならびに他の特徴、機能、および／または特性の、すべての新規かつ非自明なコンビネーションおよびサブコンビネーションを含む。

本明細書で使用されるように、用語「およそ」は、特に明記しない限り、範囲のプラスまたはマイナス５パーセントを意味すると解釈される。

以下の特許請求の範囲は、特に、新規かつ非自明とみなされるコンビネーションおよびサブコンビネーションを指摘する。これらの特許請求の範囲は、「１つの」要素または「第１の」要素またはその均等物を指す。このようなクレームは、２つ以上のそのような要素を必要とせず、また排除しない、１つまたは複数のそのような要素の組み込みを含むと理解される。開示された特徴、機能、要素、および／または特性の他のコンビネーションおよびサブコンビネーションは、本特許請求の範囲の補正を通して、または本出願もしくは関連出願における新しい特許請求の範囲の発明を通して請求される。そのような特許請求の範囲は、元の特許請求の範囲よりも広い、狭い、等しい、または異なる範囲であろうと、本開示の主題内に含まれるものとみなされる。

Claims (14)

1. ワークピースを硬化させるための硬化デバイスであって、
   より大きな第１の楕円筒反射体と、より小さな第２の楕円筒反射体と、
   光源と、を含み、
   前記第２の楕円筒反射体は、前記第１の楕円筒反射体の内部に入れ子状態になっており、
   前記第１の楕円筒反射体および前記第２の楕円筒反射体は、共同設置された第１の焦点を有するように配置されており、
   前記ワークピースは、前記共同設置された第１の焦点に位置されるよう構成されており、
   前記光源は、前記第１の楕円筒反射体の第２の焦点に位置していることを特徴とする硬化デバイス。
2. 前記光源から放射された光は、前記第２の楕円筒反射体から前記共同設置された第１の焦点に反射され、前記第１の楕円筒反射体から前記共同設置された第１の焦点に逆反射され、
   前記第２の楕円筒反射体の全体は、前記第１の楕円筒反射体の内部に収容され、
   前記共同設置された第１の焦点は、前記第２の楕円筒反射体の第１の開口部で、前記第１の楕円筒反射体の閉じた端部と、対向する前記第２の楕円筒反射体の第２の開口部との間に配置されている請求項１に記載の硬化デバイス。
3. 前記第１の楕円筒反射体の長軸に沿った前記第１の楕円筒反射体の長さは、前記第２の楕円筒反射体の長軸に沿った前記第２の楕円筒反射体の長さよりも大きく、
   前記第１の楕円筒反射体の前記長軸は、前記第２の楕円筒反射体の前記長軸と同軸にある請求項１に記載の硬化デバイス。
4. 前記第１の楕円筒反射体の短軸に沿った前記第１の楕円筒反射体の長さは、前記第２の楕円筒反射体の短軸に沿った前記第２の楕円筒反射体の長さよりも大きく、
   前記第１の楕円筒反射体の前記短軸は、前記第２の楕円筒反射体の前記短軸と同軸にある請求項３に記載の硬化デバイス。
5. 前記第１の楕円筒反射体の前記長軸に沿った前記第１の楕円筒反射体の前記長さと、前記第２の楕円筒反射体の前記長軸に沿った前記第２の楕円筒反射体の前記長さとの間の差は、前記第１の楕円筒反射体の前記短軸に沿った前記第１の楕円筒反射体の前記長さと、前記第２の楕円筒反射体の前記短軸に沿った前記第２の楕円筒反射体の前記長さとの間の差に等しい請求項４に記載の硬化デバイス。
6. 前記第１の楕円筒反射体および前記第２の楕円筒反射体は、前記ワークピースを受けるように構成され、前記第２の楕円筒反射体は、前記ワークピースと前記第１の楕円筒反射体との間に配置される請求項１に記載の硬化デバイス。
7. 前記第１の楕円筒反射体の反射面は、前記第１の楕円筒反射体の短軸および前記第２の楕円筒反射体の短軸に沿った方向に、前記第２の楕円筒反射体の反射面から離間し、
   前記光源は、電源と、コントローラと、冷却サブシステムと、発光サブシステムとを含み、
   前記発光サブシステムは、カップリング電子機器と、カップリング光学系と、複数の半導体デバイスとを含み、
   前記光源のハウジングは、前記冷却サブシステムの流体用の注入口および排出口を含む請求項２に記載の硬化デバイス。
8. 前記第１の楕円筒反射体と、前記第２の楕円筒反射体との間で、前記共同設置された第１の焦点を中心として軸方向に沿って設置され、かつ、前記硬化デバイス内で前記ワークピースを同心円状に取り囲む石英管をさらに含む請求項７に記載の硬化デバイス。
9. 前記発光サブシステムの前記複数の半導体デバイスは、ＬＥＤアレイを含む請求項７に記載の硬化デバイス。
10. 前記ＬＥＤアレイは、異なるピーク波長を有するＵＶ光線を放射する、第１のＬＥＤと、第２のＬＥＤとを含む請求項９に記載の硬化デバイス。
11. 前記第１の楕円筒反射体および前記第２の楕円筒反射体の少なくとも一方は、二色性反射体である請求項１に記載の硬化デバイス。
12. ワークピースを硬化させるための方法であって、
    第１の楕円筒反射体の長軸と、前記第１の楕円筒反射体内に入れ子状態になっている第２の楕円筒反射体の同軸の長軸とに沿って前記ワークピースを位置決めする工程であって、
    前記ワークピースは、前記第１の楕円筒反射体と、前記第２の楕円筒反射体との共同設置焦点に配置される、前記ワークピースを位置決めする工程と、
    光源が前記第１の楕円筒反射体の第２の焦点に位置するように、前記第１の楕円筒反射体および前記第２の楕円筒反射体の内部に前記光源を位置決めする工程と、
    前記光源から光を放射する工程と、を含み、
    前記放射された光は、前記第２の楕円筒反射体の反射面によって、および、前記第１の楕円筒反射体の反射面によって、前記第２の楕円筒反射体の開口部を介して前記ワークピース上に反射されることを特徴とする方法。
13. 前記第２の楕円筒反射体の前記開口部を通って前記第２の楕円筒反射体の前記反射面によって前記ワークピース上に反射された前記放射された光は、前記第１の楕円筒反射体に向かう第１の方向に前記開口部を通って放射され、前記ワークピースに向かう第２の方向に反射される請求項１２に記載の方法。
14. 前記放射された光は、前記ワークピースに到達する前に、前記第１の楕円筒反射体の前記反射面から単一反射される請求項１３に記載の方法。