JPH105667A - 紫外線照射装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ワークに対する光の照度分布を平均に近づける
ことができず、光の照度分布の低い側の乾燥度合いに合
わせてワークの通過速度を決定することになり、ワーク
の照度分布の高い側とのギャップが大きいと、ワークの
光照射により乾燥する被覆部材が劣化してしまう。ま
た、ワークの照度分布が低い箇所は、未乾燥状態となる
ため、その対応として複数の放電灯を配置し電源設備の
増設などを行う必要があった。 【解決手段】前記の課題を解決するため、この発明は、
一方の楕円面反射鏡２とこの楕円面反射鏡に対向する他
方の楕円面反射鏡３とからなる筒状体４と、前記筒状体
の第１焦点軸に配置した光源５と、前記筒状体の第２焦
点軸に走行配置した線状あるいは棒状の長尺状のワーク
Ｗと、前記筒状体の楕円面反射鏡にその反射面と法線反
射角度の異なる異反射面７を形成した紫外線照射装置と
して構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、単線引きあるい
は多心線に構成した、光ファイバーや銅電線やニクロム
線等の導線等の線状あるいは棒状などの長尺状のワーク
に紫外線硬化材を塗布し、その紫外線硬化材を光照射に
より乾燥させる紫外線照射装置およびその方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、光フィアバーなどの長尺状のワ
ークに被覆部材を塗布して乾燥させる紫外線照射装置
は、種々提案されている。前記紫外線照射装置として
は、楕円形反射鏡を対向して筒体に形成し、前記筒体の
第１焦点軸に紫外線を含む光線を照射する放電灯を設置
し、前記筒体の第２焦点軸に沿ってワークを通過させる
構成のものが有る。

【０００３】前記楕円反射鏡を用いた紫外線照射装置
は、図１０で示すように、第１焦点に設置した光源から
照射した光が、第２焦点に集光する構成としているた
め、ワークに対する光照射が適切にできるが、第２焦点
に設置したワークの照度分布を見てみると以下のような
ことが分かる。すなわち、第２焦点に集光する３６０°
方向の光を１０°間隔で分割し、その間に入射する光線
束が、光源のどれだけの角度幅になるかを見てみる。な
お、光源の角度幅が光量に比例するものとする。

【０００４】例えば、１８０°に対応する光量は１７０
°と１９０°に対応する点ＡＢがＣを見込む角ＡＣＢに
比例する。同様に、０°の方向に入射する光線束は、１
０°と３５０°とを見込む角ＤＣＥに比例する。このと
き、前記光源に入射する角度は、角ＤＣＥからの光線束
と、角ＡＣＢからの光線束とが著しく異なることがわか
る。すなわち、図１１で示すように、各入射光線束の光
量を折れ線で表示してみると、１８０の部分をほぼ最大
値とし、０°と３６０°の位置が最小値となることが解
析できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そのため、従来の構成
ではワークに対する光の照度分布を平均に近づけること
ができず、光の照度分布の低い側の乾燥度合いに合わせ
てワークの通過速度を決定することになり、ワークの照
度分布の高い側とのギャップが大きいと、ワークの光照
射により乾燥する被覆部材が劣化してしまう。また、ワ
ークの照度分布が低い箇所は、未乾燥状態となるため、
その対応として複数の放電灯を配置し電源設備の増設な
どを行う必要があった。

【０００６】さらに、ワークは、単心線の場合と多心線
の場合では、その直径が大きく異なり、ワークの直径の
大きさに比例して、光源とは反対側のワークの照度分布
の低い部位が広がり、ワークの照度分布の格差が広がる
ことで、ワークの乾燥作業に支障をきたしていた。

【０００７】また、ワークの構成が単線のように細く、
ワークの走行通過に伴い、振動して第２焦点軸からずれ
た場合、第２焦点軸位置に集光する光は、反射鏡に反射
した後に、第１焦点軸に集光するためワークに照射でき
ず、ワークの乾燥にムラができることになった。

【０００８】この発明は、前述の問題点を解決すべく創
案されたもので、ワークの直径が大きな場合でもワーク
の処理に優れ，ワークの表面の照度分布を均等に近づけ
ると共に、構成が簡単で、ワークが振動しても対応でき
る紫外線照射装置およびその方法を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め、この発明は、一方の楕円面反射鏡とこの楕円面反射
鏡に対向する他方の楕円面反射鏡とからなる筒状体と、
前記筒状体の第１焦点軸に配置した光源と、前記筒状体
の第２焦点軸に走行配置した線状あるいは棒状の長尺状
のワークと、前記筒状体の楕円面反射鏡にその反射面と
法線反射角度の異なる異反射面を形成した紫外線照射装
置として構成した。

【００１０】また、一方の楕円面反射鏡と、この楕円面
反射鏡に対向し、かつ、その楕円面反射鏡の第２焦点軸
に、円曲面反射鏡の中心軸を合わせて構成した筒状体
と、前記筒状体の楕円面反射鏡の第１焦点軸に光源を配
置すると共に、前記円曲面反射鏡の中心軸に沿って、長
尺状のワークを走行配置させる紫外線照射装置として構
成した。

【００１１】さらに、前記筒体内部でワークの配置位置
を含む空間を、光透過部材で仕切り、その仕切られた側
の空間にワークの乾燥状態を変更する媒質を供給する構
成としても良い。

【００１２】そして、前記ワークの配置位置を仕切る光
透過部材は、その形状を中空管に形成し、前記光源は、
前記中空管の直径より大きな直径を有する放電灯を使用
する構成としても構わない。

【００１３】また、楕円面反射鏡を対向して形成した筒
状体の第１焦点軸に配置した光源から光照射し、前記筒
状体の第２焦点軸に沿って所定速度で走行しているワー
クの表面に塗布した紫外線硬化材を硬化する際、前記楕
円面反射鏡の少なくとも一部に設けた異反射面から、前
記光源とは反対側のワークの側面に反射光を反射して照
射する紫外線照射方法として構成した。

【００１４】さらに、曲率の異なる曲面を有する一方と
他方の反射鏡を対向させた筒状体の焦点軸の一方に、長
尺状のワークを所定速度で、その焦点軸に沿って走行さ
せると共に、他方の焦点軸に配置した放電灯から所定波
長の紫外線を含む光線を照射し、前記ワークの通過に伴
う振動により、その焦点軸からワークがずれた場合に、
その焦点軸を素通りした前記光線が前記反射鏡に反射し
て再びワークに光照射を行う紫外線照射方法として構成
した。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
図面に基づいて説明する。図１は、紫外線照射装置の全
体を示す斜視図、図２は、紫外線照射装置の構成を示す
原理図、図３（ａ）（ｂ）は、紫外線照射装置の応用例
の構成を示す原理図、図４は、紫外線照射装置を使用す
る際の全体の構成を示す原理図、図５は、紫外線照射装
置を使用する際の他の構成を示す原理図、図６は、ワー
クを３６０度に展開した状態での光照射の照度分布を示
すグラフ図、図７は、他の構成の紫外線照射装置を示す
原理図、図８は、他の構成を示す紫外線照射装置の原理
図、図９は、他の構成を示す紫外線照射装置の原理図で
ある。

【００１６】図１および図２で示すように、紫外線照射
装置１は、一方の楕円面反射鏡２と、この一方の楕円面
反射鏡２に対向して設けた他方の楕円面反射鏡３とから
なる筒状体としての楕円面筒体４と、前記楕円面筒体４
の第一焦点軸に沿って設けた放電灯５と、前記楕円面筒
体４の第２焦点に沿って通過位置させる線状あるいは棒
状の長尺状のワークＷと、このワークＷの通過通路を内
部に包含するように配設された中空管６と、前記他方の
楕円面反射鏡３の所定位置に形成した、その楕円面と法
線反射角度の異なる異反射面７、７とから構成されてい
る。

【００１７】図１および図２で示すように、前記放電灯
５は、少なくともワークＷの直径より大きな直径に形成
されており（図２では、中空管６の直径より大きく形成
されている）、ワークに塗布される紫外線硬化樹脂や紫
外線硬化塗料など紫外線硬化材の相違に対応して放電灯
５を適宜、取り替えて使用することができる構成として
いる。また、放電灯５の直径をある程度大きく形成する
ことで、その放電灯５の長さ寸法を大きくでき、ワーク
Ｗに照射される積算光量を増加させることが可能とな
る。

【００１８】図１および図２で示すように、前記ワーク
Ｗは、その両側に設置したワークの搬送機構および、処
理後のワークＷを巻き取る巻取り機構（図４、図５参
照）により、前記第２焦点に沿って所定速度で通過する
ように構成されてる。ワークＷの通過速度は、ワークＷ
の直径の大きさや、構成の違い（単線、多心線）、材
質、あるいは、そのワークＷに塗布される紫外線硬化材
の材質の違い、あるいは、前記放電灯５の輝度、または
積算光量などにより決定される。

【００１９】図１および図２で示すように、前記中空管
６は、紫外線透過材料で形成され、その中空管６内に、
所定の気体が充満するように流通されている。前記気体
は、ワークＷに塗布されている紫外線硬化材の乾燥度合
いを左右する例えば、窒素ガスのような嫌気性ガスや、
酸素を含む非嫌気性ガスが使用され、単線や多心線など
のワークＷの構成によって使い分けられている。

【００２０】図２で示すように、前記異反射面７、７
は、他方の楕円面反射鏡３の少なくとも１箇所（図面で
は２箇所）以上の位置に所定幅Ａで形成されている。こ
の異反射面７、７は、図２では、平面状に形成され、ワ
ークＷが太い場合に、そのワークＷの、前記放電灯５の
設置空間とは反対側のワーク面に反射光が照射するよう
に法線反射角度が設定されている。

【００２１】すなわち、放電灯５の中心位置から照射さ
れる光線の内、他方の楕円面反射鏡３側に直接到達し、
かつ、ワークＷの近傍を通る光線ａの反射光ｂが、楕円
面筒体４の横中心軸ＨＣを越えてワークＷに照射するよ
うに、その異反射面７を形成する。また、光線ｃの反射
光ｄと、楕円面反射鏡３に反射してワークＷに到達する
反射光ｆが重なる位置まで異反射面７を形成している。
なお、図２では、ワークＷの直径より放電灯５の直径を
大きく形成しているが、放電灯５の直径がワークＷの直
径より小さくとも構わない。

【００２２】そのため、前記構成の紫外線照射装置１で
は、つぎのような作用を有する。図２で示すように、放
電灯５が点灯して、ワークＷが走行すると、放電灯５か
らの直射光は、ワークＷの光源側表面（図６のほぼ１１
０度から２５０度の範囲）を照射する。そして、放電灯
５から楕円面反射鏡２、３に到達した照射光は、反射し
て第二焦点に集まるようにしてワークＷに照射する（図
６ではほぼ５０度から１４５度の範囲と２１５度から３
１０度の範囲）。

【００２３】また、図２で示すように、放電灯５から異
反射面７、７に到達する光線（例えば光線ａ，ｃ）は、
楕円反射面では本来照射することができないワークＷの
面（図６では５０度から０度経由の３１０度まで）に反
射して照射することが可能となる。

【００２４】したがって、図６で示すように、楕円反射
鏡の組み合わせの照度分布である折れ線２００と、異反
射面を有する楕円反射鏡の照度分布である曲線１００を
比べると、光照射が少なかった部分の照度が向上されて
いることが確認できる（図１参照）。また、ワークＷの
照射面の内、最高値と最小値の変化分を大幅に是正でき
る。なお、異反射面７の形成長さによっては、図６で示
す８０度および２６０度近辺（ワークの縦中心線の近
辺）の照射光の向上をすることもできる。

【００２５】さらに、図３（ａ）で示すように、放電灯
５の直径がワークの直径より大きな場合は、放電灯５の
内部のプラズマ各点から照射される光線の一部も楕円反
射鏡３の反射面Ｂで示す位置に反射してワークＷの反対
面側（図６では５０度から０度経由の３１０度まで）に
照射することができる。これは、放電灯５内に分布する
プラズマが、放電灯管内のあらゆる位置で光を発してい
ることによる。

【００２６】また、図３（ｂ）で示すように、中空管６
の表面に、制御干渉膜８および透過干渉膜９を設ける構
成とすると都合が良い。すなわち、ワークＷの照度分布
の最高値と最小値の格差をさらに縮めるため、最高値
（図６参照）を示すワークＷの光照射面側に、その照射
光の強度を緩和する制御干渉膜８を設け、一方、ワーク
の照射光の強度を向上したい位置には透過干渉膜９、
９、９を設ける構成としても良い。

【００２７】一方、前記紫外線照射装置１は、図４およ
び図５で示すような構成で使用されている。すなわち、
ワークＷの送出機構１２にワークＷを巻き付けたボビン
１１を設ける。そして、ワークＷが、紫外線硬化材を塗
布する皮膜塗布機構１３や、紫外線照射装置１あるい
は、キャパスタン１４などを介して巻取ボビン１５に巻
き取れるようにセットする。なお、キャパスタン１４
は、その回転速度を制御し、外径測定機（図５参照）を
介して皮膜塗布機構１３の厚みを調整するようにフィー
ドバック制御する構成としている。

【００２８】装置を作動させ、ワーク１０が送り出され
ると、皮膜塗布機構１３を通過する際に、ワークの表面
に光硬化皮膜が一定厚みで塗布され、その後、紫外線照
射装置１内に送られる。紫外線照射装置１内に送られて
来た紫外線硬化材が塗布されたワーク１０は、図２およ
び図３（ａ）で示すように、放電灯５からの直射光と、
楕円面反射鏡２、３からの反射光と、異反射面７、７か
らの反射光により所定波長の紫外線を含む光の照射を受
ける。このとき、ワークは、図６で示すように、曲線１
００のような照度分布となり、ワークＷを適切に処理す
ることが可能となる。

【００２９】また、ワークＷは、ファイバーなどの細い
構成であっても対応ができる。そして、図５で示すよう
に、紫外線照射装置１を複数台（図面では２台）使用し
てワークＷの処理をする構成として使用されることもあ
る。

【００３０】すなわち、図５で示すように、装置の構成
は、母材送り機構２１と、この母材送り機構２１に保持
された石英の母材２２と、この母材２２を加熱する抵抗
加熱炉２３と、この抵抗加熱炉２３の出口近傍に設置し
た外径測定機２４と、この外径測定機２４の後部側に設
けた光硬化皮膜を塗布するプライマリーコート２５と、
このプライマリーコート２５の後部側に配置した紫外線
照射装置１と、この紫外線照射装置１の後部側に設けた
次の光硬化皮膜を塗布するバッファコート２６と、この
バッファコート２６の後部側に配置した紫外線照射装置
１と、この紫外線照射装置１の後部側に設けた光ファイ
バーを連続的に引き出すキャパスタン２７と、このキャ
パスタンで引き出した光ファイバーを巻き取る巻取ドラ
ム２９と、前記外径測定機２４からの情報を読み取りキ
ャパスタン２７の回転速度を制御する外径自動制御機構
２８などから構成されている。

【００３１】そして、光ファイバーは、母材２２から溶
解して線状になり、プライマーコート２５で光硬化皮膜
が塗布され、紫外線照射装置１に送られてくると、図２
で示すように、紫外線照射装置１の放電灯から所定波長
の紫外線を含む光線が照射される。そのため、直射光お
よび楕円面反射鏡３よる反射光、ならびに、異反射面７
からの反射光によりワークＷの表面を図６で示す曲線１
００の照度分布に近い状態で照射することができる。

【００３２】なお、前記構成のように、ワークＷに２層
以上の処理をする場合は、重ねられる紫外線硬化材が完
全に乾燥されるより、乾燥度合いがやや未乾燥のほう
が、重なる紫外線硬化材の乗りが良くなるため、始めの
紫外線照射装置１の中空管６内には、非嫌気性ガス（酸
素をある程度含む）を流通させ、二番目の位置にある紫
外線照射装置１の中空管６内には、嫌気性ガス（窒素ガ
スなど）を流通させている。

【００３３】特に、窒素ガスを流通させた場合は、ワー
クＷに冷却効果があり、ワークの乾燥に大きな影響を与
える。また、ワークＷが細い場合であっても、前記異反
射面７からの反射光が、本来なら照射しずらいワークＷ
の部分まで照射するため適切な処理が可能となる。ま
た、ワークＷが走行に伴い振動していても、第２焦点軸
から所定範囲でカバーできるように異反射面７から、ワ
ークＷ側にむかって放電灯５からの照射光を反射できる
ため、ワークＷの照度分布は、図６の曲線１００、１０
１で示す値と同等またはそれ以上となる。

【００３４】つぎに、図７で示すように、この発明の紫
外線照射装置の他の構成について説明する。図７で示す
ように、紫外線照射装置３１は、対向する一方と他方の
楕円面反射鏡３２、３３からなる筒状体３４と、この筒
状体３４の第１焦点軸に配置した放電灯３５と、前記筒
状体３４の第２焦点軸に走行配置した線状および棒状な
どの長尺状のワークＷと、前記ワークＷの通過経路を含
む空間を包含するように設けた中空管３６と、前記他方
の楕円面反射鏡３３の所定位置に設けた、その楕円面と
は法線反射角度が異なる異反射面３７とから構成されて
いる（全体構成は図１参照）。

【００３５】前記異反射面３７は、凸状あるいは凹状
（図面では凸状）に形成した凸面３７ａが、所定数で設
置幅Ａで形成されている。この凸面３７ａは、放電灯５
からの直射光を、ワークＷの反対側、つまり放電灯のあ
る面とは反対側のワーク面に反射するように設定されて
いる。

【００３６】そして、横中心軸ＨＣに近い側の凸面３７
ａは、横中心軸ＨＣを越えてワークＷに反射するように
その反射面が設定されている。また、縦中心軸ＶＣに向
かうにしたがって徐々に反射角度を調整し、ワークＷの
反対側が適切に光照射できるように構成されている。さ
らに、縦中心軸ＶＣに近い側の凸面３７ａはその一部の
反射光（２点鎖線）が、楕円面反射鏡３３からの反射光
（点線）と重なるように反射面が設定されている。

【００３７】また、前記放電灯３５は、ワークＷの直径
が、大きな場合は、そのワークの直径より大きな直径で
形成されることが望ましい（図面では中空管６より大き
な直径）。そして、前記中空管３６の内側には、ワーク
Ｗの構成に応じてその乾燥度合いを左右する媒質である
嫌気性ガスや、非嫌気性ガスが充満するように流通させ
ている。

【００３８】そのため、図７で示す紫外線照射装置３１
を使用する場合は、上記したように図４および図５で示
すような構成として使用し、ワークＷの構成も単線およ
び多心線（直径が太いもの）に対応できるものである。
また、ワークが細い場合、走行に伴う振動で第２焦点軸
からずれた場合、放電灯３５から楕円面に反射して異反
射面に到達した光線が、異反射面でワーク側に向かって
反射する。そのため、異反射面からの反射光のうち、第
２焦点軸の近傍側に反射される反射光と、縦中心軸ＶＣ
に近い側の凸面３７ａが第２焦点軸近傍に反射する反射
光とにより、ワークを適切に光照射できる。

【００３９】つぎに、図８で示すように、この発明の紫
外線照射装置４１の他の構成を説明する。紫外線照射装
置４１は、一方の楕円面反射鏡４２と、この楕円面反射
鏡４２の曲率と異なる他方の曲面反射鏡として円曲面反
射鏡４３とを対面させて形成した筒状体４４と、前記一
方の楕円面反射鏡４２の焦点軸に沿って設けた放電灯４
５と、前記他方の円曲面反射鏡４３の焦点軸に沿って所
定速度で走行配置した長尺状のワークＷとから構成され
ている。なお、前記円曲面反射鏡の中心点位置を前記楕
円面反射鏡４２の第二焦点位置に合致するように曲面反
射鏡４３を配置している（全体の構成は図１を参照）。

【００４０】また、円曲面反射鏡４３の設置角度は、図
面では１８０度の範囲で設定されているが、前記筒状体
４４の横中心軸ＨＣから左右に５０度づつの範囲で設け
る構成としても良く、放電灯３５から反対側のワークＷ
側面に適切に光照射できれば、その円曲面の設定範囲は
限定されるものではない。そして、円曲面以外の曲面は
一方の楕円面反射鏡の曲率曲面となる。

【００４１】そして、例えば、長尺状のワークＷとして
銅線の回りに紫外線硬化材を設けるエナメル線のような
ものを使用する構成であれば、前記した図４で示すよう
な装置の構成と同じ構成となる。すなわち、ワークＷが
巻かれた送りボビン１１から回動送り機構１２により、
ワークＷが皮膜塗布機構１３や、紫外線照射装置１およ
びキャパスタン１４を介して巻取ボビン１５に巻き取ら
れる構成に成っている。

【００４２】ワークＷが紫外線照射装置１内を通過する
場合は、図８の仮想線で示すように、ワークＷはその直
径が細い程振動し易く、楕円面反射鏡４２の反射光や、
放電灯４５からの直射光が本来照射される第２焦点軸に
照射しても、ワークがその第２焦点軸から振れた状態で
走行する場合がある。

【００４３】そのため、ワークＷが中心軸から外れて走
行すると、楕円面反射鏡２に反射してワークＷの本来有
るべき位置（第２焦点位置）を素通りした照射光は、円
曲面反射鏡３に反射して再び円曲面反射鏡３の中心軸位
置に到達し、ワークＷの放電灯５とは反対側のワークＷ
表面に光照射を行うことが可能となる。

【００４４】したがって、図６の曲線１０１で示すよう
に、ワークＷの照度分布を見てみると（楕円面は、ε＝
０．４３のとき）最高値と、最小値の格差が縮まりワー
クＷへの光照射がワークＷの放電灯５側（正面側）と、
円曲面反射鏡側（反対側）は、ほぼ対象になることがわ
かる。また、楕円面反射鏡２の曲率を円に近づけること
で、全体的にワークＷに照射する光量が平均化している
ことが図１０と比較して分かる。

【００４５】なお、前記した筒状体４４の内部にワーク
Ｗの乾燥速度を速める媒質、例えば、嫌気性ガスとして
の窒素ガスなどを充填する構成としても構わない。前記
筒状体４４内に窒素ガスを充填する構成とすると、放電
灯５を冷却できると共に、ワークＷの乾燥速度を向上す
ることが可能となる。

【００４６】また、嫌気性ガスを充填し流通させる場合
は、例えば、筒状体４４の縦中心軸の位置に、光透過性
部材の石英ガラスなどの仕切り板で空間を仕切り、ワー
クＷ側の空間に前記媒質を充填し、流通する構成とする
と、ワークＷを冷却して光照射によるワークの劣化を防
止することが可能となる共に、仕切り板が有ることで、
ワークＷに塗布した紫外線硬化材が反射鏡面に飛散する
ことが防ぐことができ都合が良い。ワークＷの種類とし
ては、光ファイバーや上記した構成のワークであっても
使用できることは勿論である。

【００４７】つぎに、図９に基づいて紫外線照射装置を
説明する。なお、図８で説明した構成と同じ部材は、同
じ符号を付して説明する。図９で示すように、紫外線照
射装置４１Ａは、一方の楕円面反射鏡４２と、この楕円
面反射鏡４２に対向して設けた円曲面反射鏡４３とから
なる筒状体４４と、前記楕円面反射鏡４２の第一焦点軸
に沿って設けた放電灯４５と、前記円曲面反射鏡４３の
中心軸に沿って設置された石英などの透光ガラスからな
る中空管４６とから構成されている。そして、前記中空
管４６の中心軸（円曲面反射鏡の中心軸）に沿って所定
速度でワークＷが通過できるように構成されている。

【００４８】前記中空管４６内には、ワークＷの種類に
応じてワークに塗布された紫外線硬化材の乾燥速度を変
化させる媒質を、前記中空管４６に導管などを介して供
給している。前記媒質は、ワークＷの被覆層の層数によ
り異なり、ワークＷの被覆層の層数が１層ならワークＷ
に塗布される紫外線硬化材が、ほぼ完全に乾燥できるよ
うに、嫌気性気体の窒素ガスを充填する構成とすること
で、ワークＷの乾燥の度合いを早めると共に、ワークＷ
を冷却して光照射によるワークの劣化を防止することが
可能となる。そして、中空管４６が有ることで、ワーク
Ｗに塗布した紫外線硬化材が反射鏡面に飛散することが
防ぐことができる。

【００４９】また、ワークＷに紫外線硬化材を複数層設
ける場合は、前記中空管４６内に充填させる媒質の種類
が、設置する紫外線照射装置の位置により異なる。すな
わち、ワークに塗布される第２層目以降の紫外線硬化材
の接着状態は、その直前に設けられた紫外線硬化材の乾
燥状態に依存する。そのため、直前の紫外線硬化材の乾
燥状態が乾燥過度であると、その次に塗布される紫外線
硬化材の接着状態を悪くし、また、乾燥不足であると、
その次に塗布される紫外線硬化材は弾かれて、いわゆる
バックトラッピング現象を生じてしまう。

【００５０】そのため、第１膜目の紫外線硬化材の乾燥
度合いを、第２膜目の紫外線硬化材のことを考慮した適
切な状態に乾燥させるために、前記中空管内に媒質とし
の酸素を含む気体を充満させ、第１膜目の紫外線硬化材
の乾燥度合いを加減することで、第２膜目の紫外線硬化
材が、第１膜目の紫外線硬化材上に適正に塗布されるよ
うにする。また、第２膜目の紫外線硬化材が、最外層で
あれば、ワークが通過する中空管内に乾燥度合いが完全
になるように、嫌気性ガスとして窒素ガスを供給する構
成とすると都合が良い。

【００５１】なお、媒質として気体を例にとって説明し
たが、前記媒質として純水を循環させて使用する構成と
しても良い。また、中空管内を真空状態として使用して
も構わない。さらに、嫌気性ガスとしての窒素ガスを前
もって冷却しておく方法であっても構わない。

【００５２】また、ワークを低速走行させる場合は、ワ
ークが集光する光で燃えないようにするため、光量を制
御して減少させることや、前記した中空管内に流通させ
る媒質の冷却温度を下げて流通させるなどの構成にする
と都合が良い。

【００５３】つぎに、前記紫外線照射装置４１Ａが、ワ
ークＷを光照射して乾燥する場合の装置の配置およびそ
の作用について説明する。なお、ワークＷとして石英の
光ファイバーを形成し、その光ファイバーの表面に紫外
線硬化材を設ける構成は、すでに述べた図５で示すもの
と同じ構成となる。

【００５４】すなわち、図５で示すように、母材送り機
構２１で保持された石英の母材２２は、抵抗加熱炉２３
により加熱され、出口近傍に設置した外径測定機２４お
よび紫外線硬化材を塗布するプライマリーコート２５を
介して紫外線照射装置４１Ａ内に送られる。さらに、つ
ぎの紫外線硬化材を塗布するバッファコート２６および
紫外線照射装置４１Ａあるいは、キャパスタン２７を介
して巻取ドラム２９に巻き取られる。なお、前記外径測
定機２４からの情報を外径自動制御機構２８により読み
取りキャパスタン２７の回転速度を制御することで、ワ
ークＷの直径が決定されることになる。

【００５５】そして、光ファイバーは、母材２２から溶
解して線状になり、プライマーコート２５で紫外線硬化
材が塗布され、紫外線照射装置１Ａに送られてくると、
図９で示すように、紫外線照射装置４１Ａの放電灯から
所定波長の紫外線を含む光線が照射され、楕円面反射鏡
に反射する光線は、第２焦点軸位置（円曲面反射鏡お中
心軸位置）つまり、ワークの位置に集光して照射され
る。

【００５６】このとき、図９で示すように、光ファイバ
ーは、所定速度で通過する間に光線により照射される
が、光ファイバーは通過する際に、振動して中心軸の位
置からずれることがある。このとき、その中心軸を素通
りした光線は、円曲面反射鏡３に反射され、再び中心軸
に到達、つまり光ファイバーの裏側を照射することにな
る。したがって、光ファイバーの表面に照射される光線
の照度分布は、図６の曲線１０１で示すように、光ファ
イバーの正面側の照度の一番強い側に対して、光ファイ
バーの後ろ側の照度が近づいているのが分かる。これ
は、楕円面反射鏡を対向してワークに光線を照射するも
のと比べても（折れ線２００）、格段にワークの後ろ側
の照度が向上していることが分かる。

【００５７】なお、図９で示すように、放電灯４５を仮
想線のように直径を大きくすると、放電灯４５の構成を
長手方向に寸法が大きくでき、ワークＷの種類によって
は、積算光量を増やすことで、ワークＷの乾燥状態を向
上する構成とすることが可能となる。

【００５８】なお、上記した各紫外線照射装置は、中空
管を使用する代わりに平板透光ガラスを仕切り板として
筒状体の所定位置に介在させる構成であっても良く、放
電灯側の空間と、ワーク側の空間とを、その平板透光ガ
ラスで仕切る構成としても良い。また、ワークの種類に
拠っては、仕切り板や中空管を設けることが必要の無い
場合もある。

【００５９】また、仕切り板や中空管を設けた場合にそ
の内部に充満して流通させる媒質としては、液体（紫外
線照射の妨げにならない水など）や、窒素ガス以外の嫌
気性ガスや、ワークの構成により使用する非嫌気性ガ
ス、あるいは、霧状のガスなどであっても良い。

【００６０】さらに、上記した図２および図３で示した
楕円面反射鏡に設けた異反射面の構成は、１箇所であっ
ても、３箇所あるいはそれ以上の複数箇所でもよく、設
ける位置は、連続して設けることや、間隔を開けてその
異反射面を設ける構成としても構わない。また、その異
反射面の構成は、ダイヤ型状や亀甲状に設ける構成にし
ても良い。あるいは、その異反射面を砂目状としても構
わない。

【００６１】また、放電灯の直径は、ワークの直径が太
くなった場合に、中空管の構成より太く形成することが
望ましく、放電灯の太さを中空管の太さより大きくする
ことで、放電灯から照射された光線が、中空管を通過す
ることなく反射面に反射でき光の減衰を抑えるとができ
る。

【００６２】さらに、各紫外線反射面は、放電灯により
高温になるため、筒状体内に空冷気体を流通させ、装置
全体を冷却すると共に、放電灯も空冷する構成とすると
都合が良い。空冷気体を筒状体に送り込む場合は、筒状
体の横中心軸上の位置で反射鏡に空冷気体の供給口およ
び排出口を設ける構成としたり、図１で示す筒状体で紙
面側あるいは向こう側の側面の位置に供給口および排出
口を設ける構成としている。

【００６３】また、ワークの通過速度は、ワークの直径
や、形状などワークの種類に応じて異なり、また、放電
灯から照射される光強度によっても変わり、さらに、媒
質の種類によっても左右される。そして、ワークの断面
形状は、丸以外の多角形や、偏平した形状のものでも構
わない。

【００６４】なお、上記図８および図９の構成の紫外線
照射装置は、円に近い形状の楕円面を使用して説明した
が、図１０で示すような構成の楕円面反射鏡を使用し
て、上記したように適切な位置に異反射面を形成する構
成としても構わない。また、図１０で示す構成の楕円面
反射鏡と、円曲面反射鏡を組み合わせた筒状体に形成し
ても構わない。その場合、図１１で示す曲線のような照
度分布が可能となりワークの反対側に対して有効な紫外
線照射を可能とする。

【００６５】

【発明の効果】以上に述べたごとく本発明は次の優れた
効果を発揮する。 紫外線照射装置は、ワークの直径が大きくなって
も、放電灯とは反対側のワークの側面も異反射面からの
反射光により適切に光照射でき、ワークの太さに左右さ
れることなく適切なワークの紫外線照射を行い処理する
ことが可能となる。

【００６６】 紫外線照射装置は、ワークが振動して
本来の光照射位置からずれても、円曲面反射鏡からの反
射光がワークに照射できるため、ワークの光照射ムラを
最小限におさえることができる。 紫外線照射装置は、ワークの照度分布を均等状態に
近づけることができるため、ワークの被覆部材を適切に
高速で乾燥することが可能となる。

【００６７】 紫外線照射装置は、ワークの照度分布
を均等に近づけることが可能であると共に、ワークに紫
外線硬化材を何層も形成する場合に、ワーク側を光透過
部材で仕切り、その仕切った側にワークの乾燥状態を左
右する嫌気性ガスや非嫌気性ガスあるいは液体などの媒
質を充填し流通させる構成としているので、ワークの単
線あるは多心線などの構成に左右されることなく、紫外
線硬化材が最適に接着できるように構成することが可能
である。

【００６８】 紫外線照射装置は、ワークの適切な光
照射が行えると共に、ワークを仕切る光透過部材を中空
管状に形成し、前記媒質を流通させることで、ワークＷ
の乾燥の度合いを早めると共に、ワークＷを冷却して光
照射によるワークの劣化を防止することが可能となる。
そして、中空管が有ることで、ワークＷに塗布した紫外
線硬化材が反射鏡面に飛散することが防ぐことができ
る。

【００６９】 紫外線照射装置に設けた放電灯の直径
を中空管より大きくすることで、ワークの光源とは反対
側のワーク側面の光照射量を増やすことが可能となるの
で、ワークの直径が大きくなることで、ワークに反射光
が届かない影となる部分を最小限にすることができる。
また、ワークが通過中に中心軸からずれても、ワークの
表面に適切に光照射できる。さらに、ワークの積算光量
を増やすことで適切にワークの光照射が可能となる。

【００７０】 紫外線照射装置は、ワークが円曲面反
射鏡の中心軸からずれて通過した場合、光源側から到来
した光は、円曲面反射鏡の中心を素通りして円曲面反射
鏡に反射して再び中心軸にもどりワークを照射するた
め、ワークの光源とは反対側の照度分布が向上できる。
そのため、ワークに塗布した紫外線硬化材の適正な乾燥
が可能となる。

【００７１】 紫外線照射装置は、他方の楕円面反射
鏡の所定位置に設けた異反射面からの反射光が、光源と
は反対側のワークの側面に反射光を照射するため、ワー
クの直径が大きくなっても対応することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の紫外線照射装置の構成を示す斜視図
である。

【図２】この発明の紫外線照射装置の構成を示す原理図
である。

【図３】（ａ）（ｂ）は、この発明の紫外線照射装置の
構成を示す原理図である。

【図４】この発明の紫外線照射装置を使用する際の構成
を示す原理図である。

【図５】この発明の紫外線照射装置を使用する際の構成
を示す原理図である。

【図６】この発明の紫外線照射装置のワークに対する照
度分布を示すグラフ図である。

【図７】この発明の紫外線照射装置の他の構成を示す原
理図である。

【図８】この発明の紫外線照射装置の他の構成を示す原
理図である。

【図９】この発明の紫外線照射装置の他の構成を示す原
理図である。

【図１０】従来の紫外線照射装置の構成を示す原理図で
ある。

【図１１】従来の紫外線照射装置のワークに対する照度
分布を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１、３１，４１，４１Ａ 紫外線照射装置 ２ 楕円面反射鏡 ３ 楕円面反射鏡 ４ 筒状体 ５ 放電灯（光源） ６ 中空管 ７ 異反射面 ４２ 楕円面反射鏡 ４３ 円曲面反射鏡

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方の楕円面反射鏡とこの楕円面反射鏡に
   対向する他方の楕円面反射鏡とからなる筒状体と、前記
   筒状体の第１焦点軸に配置した光源と、前記筒状体の第
   ２焦点軸に走行配置した線状あるいは棒状の長尺状のワ
   ークと、前記筒状体の楕円面反射鏡にその反射面と法線
   反射角度の異なる異反射面を形成したことを特徴とする
   紫外線照射装置。
2. 【請求項２】一方の楕円面反射鏡と、この楕円面反射鏡
   に対向し、かつ、その楕円面反射鏡の第２焦点軸に、円
   曲面反射鏡の中心軸を合わせて構成した筒状体と、前記
   筒状体の楕円面反射鏡の第１焦点軸に光源を配置すると
   共に、前記円曲面反射鏡の中心軸に沿って、長尺状のワ
   ークを走行配置させることを特徴とする紫外線照射装
   置。
3. 【請求項３】前記筒体内部でワークの配置位置を含む空
   間を、光透過部材で仕切り、その仕切られた側の空間に
   ワークの乾燥状態を変更する媒質を供給する請求項１ま
   たは２に記載の紫外線照射装置。
4. 【請求項４】前記ワークの配置位置を仕切る光透過部材
   は、その形状を中空管に形成し、前記光源は、前記中空
   管の直径より大きな直径を有する放電灯を使用すること
   を特徴とする請求項１、２または３に記載の紫外線照射
   装置。
5. 【請求項５】楕円面反射鏡を対向して形成した筒状体の
   第１焦点軸に配置した光源から光照射し、前記筒状体の
   第２焦点軸に沿って所定速度で走行しているワークの表
   面に塗布した紫外線硬化材を硬化する際、前記楕円面反
   射鏡の少なくとも一部に設けた異反射面から、前記光源
   とは反対側のワークの側面に反射光を反射して照射する
   紫外線照射方法。
6. 【請求項６】曲率の異なる曲面を有する一方と他方の反
   射鏡を対向させた筒状体の焦点軸の一方に、長尺状のワ
   ークを所定速度で、その焦点軸に沿って走行させると共
   に、他方の焦点軸に配置した放電灯から所定波長の紫外
   線を含む光線を照射し、前記ワークの通過に伴う振動に
   より、その焦点軸からワークがずれた場合に、その焦点
   軸を素通りした前記光線が前記反射鏡に反射して再びワ
   ークに光照射を行う紫外線照射方法。