JPS62201639A - 紫外線照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、光ファイバ等の線条体に塗布した紫外線硬
化性樹脂組成物（以下Ｕ■樹脂と略記する）に紫外線照
射して硬化させる紫外線照射装置に関するものである。

従来の技術 光ファイバにほどこしたＵ■樹脂コーティングに紫外線
を照射して硬化させるのに用いる、従来の紫外線照射装
置の一例を第２図と第３図に示す。

第２図は、この紫外線照射装置の斜視図、第３図は断面
図である。

第２図かられかるように、この紫外線照射装置は、Ｕｖ
樹脂をコーティングした光ファイバ１と紫外線ランプ２
とを平行に配置して、その周囲を筒状の反射鏡３で囲ん
だ構成となっている。これら部材は、第３図の断面図に
示す位置関係をもつ。

即ち、筒状反射鏡３の横断面は楕円形で、その焦点の一
方にはＵＶ樹脂をコーティングした光ファイバ１を、他
方の焦点には紫外線ランプ２を配しである。焦点位置に
設けた紫外線ランプ２から放射される紫外線は、楕円筒
形の反射鏡表面で反射され、もう一方の焦点集光される
ので、その位置に設けたＵＶ樹脂をコーティングした光
ファイバは効率良く紫外線照射を受ける。

上記の紫外線照射装置においては、紫外線ランプから放
射される紫外線はすべて紫外線被照射物である、ＵＶ樹
脂をコーチインクした光ファイバに照射される。しかし
、紫外線ランプから放射される光はＬＪＶＵＶ樹脂化に
必要な紫外線のみではなく、それとは直接関係のない波
長の光も含む。

この硬化に無関係な波長域の光は、紫外線被照射物に対
して悪影響を及ぼす場合がありうる。例えば、赤外線が
含まれる場合、その光が被照射物に照射されると、被照
射物の温度が上昇する。その結果としてその被照射物は
分解するとか、変質等によりファイバ被覆として好まし
くない物質を生成する等の化学反応を起こすことが多い
。また、熱応力による変形ということも頻繁に起こる。

赤外線を除くためには、可視光域の波長よりも短い波長
をもつ光に対しては大きな反射率をもち赤外線に対して
は大きな透過率をもつコールドミラーを反射鏡として用
いることが可能である。しかし、このコールドミラーを
もちいても、ＵＶ樹脂の硬化における問題点がすべて解
決するわけではない。何故なら、コールドミラーが透過
させるのは赤外光のみであって、それ以外の波長域の光
は反射するので、その光が被照射物に及ぼす影響までも
解消することはできないからである。

例えば可視光域の波長の光は、赤外線はどではないにし
ろ、照射により被照射物の温度上昇を引き起こす。従っ
て、光の照射による温度上昇を避けるためには、赤外線
のみでなく可視光も透過させる必要がある。

さらに、紫外線のみを反射させて照射することができて
も、紫外線の波長によっては被照射物に害を及ぼすため
、紫外線の波長を特定する必要がある。例えば波長が２
００ｎｍ付近の紫外線は、ＵＶ樹脂の表面を硬化させる
には充分に役に立つが、ＵＶ樹脂の内部まで透過するこ
とがない。従って、照射された紫外線はＵＶ樹脂の表面
のみに吸収されるため、その表面部のみ著しく温度が上
昇するという問題点がある。

発明が解決しようとする問題点 以上説明したように、従来の紫外線照射装置を用いた場
合には、広い波長域の光を被照射物に照射することにな
るため好ましくない影響がいろいろと生ずる。

そのうちの特に大きな問題点としては、加熱による効果
がある。被照射物が分解するとか、化学反応を起こして
ファイバ被覆として好ましくない物質を発生するといっ
た化学的変化以外に、熱応力による変形等の物理的変化
も伴う。

照射光の波長を制限する目的でコールドミラーが提案さ
れているが、これとて本当に必要な波長域の紫外光のみ
を選択して反射することはできない。

光ファイバの製造にあたっては高速、大量という状態が
望ましい。そのためには、光ファイバをコーティングす
るＵＶ樹脂の高速硬化が必須の要件である。しかし、上
記の問題点が解決されないまま、高速化のための強いパ
ワーの紫外光をＵＶ樹脂に照射するのでは、害を増大さ
せるだけである。

そこで、本発明は、有用な波長域の紫外線のみを選択的
に反射させ、それ以外の波長の光は透過または吸収する
反射鏡を備えてＵＶ樹脂の硬化を有効に行なうことので
きる紫外線照射装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するための本発明の紫外線照射装置は
、紫外線光源からの紫外線を反射、集光して線条の紫外
線被照射物に照射し、硬化させる反射鏡を備える紫外線
照射装置において、該反射鏡は波長３００〜４５０ｎｍ
の範囲内に含まれる光を反射し、該範囲外の波長の光を
吸収または透過するようになされる。

罫」 光ファイバのコーティングに用いるＵ■樹脂は、一般に
波長４５０ｎｍ以下の紫外線の照射により硬化する。た
だし、紫外線の波長が２００ｎｍ程度まで短くなると透
過性が悪くなり、照射した紫外線は表面の硬化にしか効
果がない。従って、内部まで均一にＵ■樹脂を硬化させ
ることができ、Ｕ■樹脂の温度上昇等の好ましくない影
響を避けることのできる光は波長が３００〜４５０ｎｍ
近傍に限られる。

上記３００〜４５０ｎｍの波長範囲内の紫外線のみを反
射し、他の波長域の光を透過または吸収する物質を反射
鏡に用いることによりＬＩＶ樹脂の硬化を有効に行なわ
せることができる。

本発明の装置で硬化させるＵ■樹脂には、ウレタンアク
リレート等のウレタン型樹脂、エポキシアクリレート等
のエポキシ型樹脂、ポリエステアクリレート等のポリエ
ステル型樹脂、ポリブタジェンアクリレート等のポリブ
タジェン型樹脂、シリコンアクリレート等のシリコン型
樹脂とこれらの化合物もしくは上記Ｕ■樹脂を一部含む
樹脂をも含むものである。

実施例 第１図は、本発明による紫外線照射装置の実施例である
。Ｕ■樹脂をコーティングした直線状光ファイバ１と紫
外線ランプ２が筒状反射鏡３内にその母線と平行になる
ように収められている。筒状反射鏡３は、断面が楕円形
である。２カ所ある焦点のそれぞれの位置に光ファイバ
１と紫外線ランプ２が配置しである。筒状反射鏡３の側
面を取り囲むように筐体４が設けられている。

反射鏡３はガラス製であり、その表面に非金属の多層薄
膜を蒸着して干渉膜が形成されている。

蒸着する物質、蒸着の膜厚および膜の層数を制御するこ
とにより、紫外線ランプ２からの紫外線のうち波長が３
００〜４５０ｎｍのもののみを反射させ、他の波長域の
光は透過させるようにできる。ただし、物質の屈折率の
膜は作製条件、例えば作製法、雰囲気ガス、堆積速度な
どに大きく依存するため望みの性質をもつ膜を得るのは
難しい。

−例として、屈折率が２．０４と小さく、透明波長域が
３００〜１１０００ｎの５ｂ２０３と、屈折率が１．３
５と小さく透明波長が２００〜１４００ｎｍの氷晶石を
交互にガラス基板上に蒸着する。蒸着する層数はそれぞ
れ９層である。この多層薄膜では、主波長３２０ｎｍで
最大反射率９５．８％が得られる。

上記多層薄膜をコーティングした反射鏡３は波長が３０
０〜４５０ｎｍの紫外線を選択的に反射し、他の波長域
の光は透過させる。従って、紫外線ランプ２から放射さ
れた光の一部は直接光ファイバ１にコーティングされた
ＬＩＶ樹脂を直接照射するが、反射鏡３を通して光フア
イバ１上のＵ■樹脂に照射される光は波長域が限られた
ものになっている。

反射鏡３を透過した光は筐体４の内面を照射する。この
筐体４には反射鏡３を透過してきた光を吸収する物質を
用いる。特に照射による加熱効果が大きい可視領域から
赤外線に至る波長の光を吸収することが望ましい。光の
吸収にはやはり多層薄膜を用いてもよいし、筐体４を金
属で作りその黒化処理しても良い。

例えば、入射光の波長をλとした場合には、ガラス基板
に屈折率１．３８のＭｇＦ２を光学膜厚λ／４蒸着し、
その上に屈折率２．１のＺｒＯ２を光学膜厚λ／２蒸着
し、さらにその上に屈折率１．６３のＣｅＦ３を光学膜
厚λ／４蒸着するという３層薄膜構造が考えられる。こ
の多層薄膜では、波長が可視光域以上の光をほぼ吸収す
ることが可能である。

筐体４では、この多層薄膜加工により反射鏡３を通過し
た光を吸収して熱に変えることができる。

この熱は、筐体４を空冷により冷却することで外部に放
出できるため、伝導または放射により再度Ｕ■樹脂がコ
ーティングされた光ファイバ１が加熱されることを防ぐ
ことができる。その結果、パワーの大きい光を光ファイ
バ１を包囲しているＵ■樹脂に照射しても波長が３００
〜４５０ｎｍ以外の領域の光は大幅に低減されるので、
Ｕ■樹脂の硬化が良好に行なえる。

特に、波長が４５０ｎｍ以上の光が紫外線ランプに反射
されることが少なくなるため、紫外線ランプ自体の温度
上昇を防ぐことができる。その結果、紫外線ランプの寿
命を伸ばすことができる。

また、波長が３００ｎｍ以下の光によるＵＶ樹脂表面へ
のエネルギーの集中を防ぐこともできるため、樹脂表面
の変質や樹脂表面からの樹脂組成物の揮発発散を避ける
ことができ、ＵＶ樹脂を安定に硬化させることができる
。何故なら、揮発発散があると、反射鏡等、照射装置内
部の部材に樹脂組成物が付着する結果、ＵＶ樹脂への光
の照射を妨げることになり、ＵＶ樹脂の硬化が不安定に
なるからである。

なお、上記実施例では、３００〜４５０ｎｍの波長域の
紫外線を反射したが、３００〜４５０ｎｍの範囲外の光
が少くとも反射されなければ、３００〜４５０ｎｍの範
囲内の一部の波長域のみ反射されても、その反射光が十
分な強さも持つ限り同様な効果を実現できる。

発明の詳細 な説明したように、本発明の紫外線照射装置を用いると
、ＬＩＶ樹脂の硬化に有効な波長３００〜４５０ｎｍの
紫外線のみを選択的にＵＶ樹脂に照射することができる
ため、光ファイバにＵＶ樹脂による良好な被覆を施すこ
とができる。

また、ＵＶ樹脂が過度に熱せられることを避けることが
できるため、熱により生ずる問題点、即ち分解、反応、
変形を考える必要がない。従って、被照射体に強力な光
を照射することができるので、ＵＶ樹脂の高速硬化が可
能となる。これは、光ファイバの高速大量生産に都合が
よい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による紫外線照射装置の一実施例を示
す図であり、 第２図は、従来の紫外線照射装置の一実施例を示す図で
あり、 第３図は、第２図の紫外線照射装置の平面図である。 （主な参照番号） ■・・ＵＶ樹脂をコーティングした光ファイバ、２・・
紫外線ランプ、　３・・反射鏡、４・・筐体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）紫外線光源からの紫外線を集光して、線条の紫外
   線被照射物に照射し硬化させる反射鏡を備える紫外線照
   射装置において、該反射鏡は、波長３００〜４５０ｎｍ
   の範囲内に含まれる光を反射し、該範囲外の波長の光を
   吸収または透過するようになされていることを特徴とす
   る紫外線照射装置。
2. （２）前記反射鏡は、波長３００〜４５０ｎｍの光を反
   射し、その範囲外の光を透過する干渉膜で被覆されたガ
   ラスであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の紫外線照射装置。
3. （３）前記反射鏡の外側には、該反射鏡を透過した光を
   吸収する光吸収体が配置されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載の紫外線照射装置。