WO2018230546A1 - 光照射装置、光照射方法 - Google Patents

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optical fiber
light source
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和彦 信田
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ウシオ電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a light irradiation apparatus that irradiates light toward a wire, and a light irradiation method.
  • An optical fiber is manufactured by coating a resin on the surface of a bare optical fiber drawn from a preform or an optical fiber strand once wound on a bobbin. At this time, after the outer periphery of the optical fiber (wire) is coated with an ultraviolet curable resin, a step of curing the resin is performed by irradiating the resin with ultraviolet light. More specifically, ultraviolet light is irradiated from a light source to a wire that moves at a predetermined speed.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which a light source is arranged so as to surround a wire for the purpose of efficiently irradiating light in the circumferential direction of the wire.
  • An object of the present invention is to provide a light irradiation apparatus and a light irradiation method capable of irradiating light to a wire with high efficiency under a simple configuration.
  • the light irradiation device includes: An insertion path for inserting a wire, A first reflector having an arc shape centered at a position eccentric from the center of the insertion path by a first distance, and having a reflective surface as a surface facing the insertion path; The side that is arranged adjacent to the opening edge of the first reflector, has an arc shape centered on a position that is eccentric from the center of the insertion path by a second distance different from the first distance, and that faces the insertion path A second reflector having a reflective surface as a surface, The light source is disposed at a position opposite to the first reflector with respect to the insertion path and irradiates light toward the wire.
  • the center of the reflector is the center of the wire. It was confirmed that the amount of light irradiated to the wire increased compared to the case of matching with. Furthermore, according to the earnest study of the present inventor, when the light irradiation device includes a plurality of reflectors having different eccentric distances from the center of the wire, compared to the case where the light irradiation device includes a single reflector, It was confirmed that the amount of irradiated light further increased. This verification result will be described later in the section “DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION”.
  • the light source may be composed of a plurality of LED elements.
  • the center of the insertion path is eccentric in a direction away from the light source with respect to the arcuate center of the first reflector and the arcuate center of the second reflector. Can do.
  • the light irradiation device is made of a material having transparency to light emitted from the light source, and includes an insertion portion that forms the insertion path therein.
  • An outer periphery of the insertion portion is located on a side closer to an arc-shaped center of the first reflector with respect to the reflection surface of the first reflector, and the outer periphery of the insertion portion is located with respect to the reflection surface of the second reflector. It can be located on the side closer to the arcuate center of the two reflectors.
  • the reflection surface of the first reflector and the reflection surface of the second reflector may be formed as curved surfaces, or formed by arranging a plurality of planes in an arc shape. It doesn't matter if it is done. Furthermore, one of the reflecting surfaces of the first reflector and the reflecting surface of the second reflector is formed as a curved surface, and the other reflecting surface is formed by arranging a plurality of planes in an arc shape. It does not matter as a thing.
  • the present invention is a light irradiation method in which the light irradiation device irradiates light toward the wire
  • the light irradiation device is: A first reflector having an arc shape and a surface facing inward as a reflecting surface; A second reflector disposed adjacent to the opening edge of the first reflector, having a circular arc shape and a surface facing inward; A light source for irradiating light toward the wire,
  • the light irradiation method includes: The center position of the wire is decentered by a first distance from the center of the reflecting surface of the first reflector and is decentered by a second distance different from the first distance from the center of the reflecting surface of the second reflector. Inserting the wire into a region inside the reflecting surface of the first reflector and inside the reflecting surface of the second reflector, Irradiating light toward the wire from the light source disposed at a position opposite to the first reflector with respect to the wire.
  • the light irradiation apparatus of the present invention it is possible to irradiate light to the wire with high efficiency under a simple configuration.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A1-A1 in FIG. It is an enlarged view in area
  • FIG. 3 is drawing which illustrated the light irradiation apparatus of the reference example corresponding to FIG. It is a figure explaining the irradiation state of the light to an optical fiber in the light irradiation apparatus of a comparative example.
  • FIG. 1 is a drawing schematically showing the structure of an optical fiber manufacturing apparatus including a light irradiation device. As shown in FIG. 1, the light irradiation apparatus 1 is used as a part of an optical fiber manufacturing apparatus 100 that manufactures an optical fiber. Below, before demonstrating the structure of the light irradiation apparatus 1, the optical fiber manufacturing apparatus 100 is demonstrated.
  • the optical fiber manufacturing apparatus 100 includes a transport device 110 that transports the optical fiber 200 and a coating device 120 that coats the transported optical fiber 200 with an ultraviolet curable resin.
  • the optical fiber 200 is constituted by, for example, a bare optical fiber made of glass fiber, and an ultraviolet curable resin is applied to the outer periphery of the bare optical fiber by passing through the coating device 120.
  • the transport device 110 irradiates the transport members 111 and 112 transporting in the direction D1 in FIG. 1 while holding the optical fiber 200 so that the optical fiber 200 is inserted into a predetermined position inside the light irradiation device 1.
  • the apparatus 1 is provided on the upstream side and the downstream side, respectively.
  • the optical fiber 200 corresponds to a “wire”.
  • the light irradiation device 1 irradiates the optical fiber 200 conveyed in the D1 direction at a speed of 1000 meters per minute with ultraviolet rays, for example. Thereby, the resin applied to the outer periphery of the optical fiber 200 is cured. As a result, the optical fiber 200 that has passed through the light irradiation device 1 has a configuration in which a coating film in which an ultraviolet curable resin is cured is covered on the outer periphery of the bare optical fiber.
  • FIG. 2 is an overall front view schematically showing the structure of the light irradiation device 1.
  • FIG. 3 is an overall side view schematically showing the structure of the light irradiation device 1.
  • 4 is a cross-sectional view taken along line A1-A1 in FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a region A2 in FIG.
  • the light irradiation device 1 includes a light source unit 2 that irradiates light toward the optical fiber 200, and an insertion unit 3 into which the optical fiber 200 is inserted.
  • the light irradiation device 1 includes a connection portion 4 that connects the light source unit 2 and the insertion unit 3 so as to be rotatable by a rotation shaft 4a.
  • the light source unit 2 includes a light source 21 that emits light toward the optical fiber 200, a light source cooling unit 22 that cools the light source 21, and a housing 23 that houses the light source 21 and the like.
  • the light source unit 2 includes a power supply unit 24 for supplying power to the light source 21.
  • the light source 21 is formed to be long along the transport direction D1 of the optical fiber 200 and is disposed so as to face the optical fiber 200.
  • the light source 21 is composed of a substrate on which a plurality of LED elements are mounted.
  • the light source 21 emits ultraviolet light (for example, light having a wavelength of 300 nm to 400 nm) in order to cure the ultraviolet curable resin.
  • the light source cooling unit 22 is connected to the light source 21, and includes a cooling main body 22a through which a refrigerant (for example, cooling water) flows, an inflow portion 22b for flowing the refrigerant into the cooling main body 22a, and a refrigerant from the cooling main body 22a. And an outflow part 22c for outflowing.
  • the cooling body 22 a is disposed inside the housing 23, and the inflow portion 22 b and the outflow portion 22 c are disposed outside the housing 23.
  • the housing 23 includes a light-transmitting portion 23a that transmits light emitted from the light source 21 and a light-shielding portion 23b that blocks light.
  • the translucent part 23 a is formed in a long shape along the transport direction D ⁇ b> 1 of the optical fiber 200 and is disposed so as to face the light source 21. That is, the translucent part 23 a is disposed between the light source 21 and the optical fiber 200.
  • the power supply unit 24 is connected to a power supply connection unit 24a to which a cable or the like is connected, and various types of electrical connection between the power supply connection unit 24a and the light source 21 are performed.
  • a terminal block 24b having terminals.
  • the power connection part 24 a is disposed outside the housing 23, and the terminal block 24 b is disposed inside the housing 23.
  • the fixing part 7 includes a pair of clamping parts (71, 72) that clamp the insertion part 6.
  • the fixing portion 7 has a pair of holding portions (71, 72) holding the end portions in the longitudinal direction (D1 direction) of the insertion portion 6 so that the longitudinal end portion of the insertion portion 6 and the longitudinal direction of the main body portion 5 are fixed. The end of the is fixed.
  • the insertion unit 3 includes a main body portion 5 into which the optical fiber 200 is inserted, and an insertion portion 6 that internally forms an insertion path 61 (see FIG. 5) for inserting the optical fiber 200 into the main body portion 5. And a fixing portion 7 for fixing the insertion portion 6 to the main body portion 5.
  • the insertion unit 3 includes a main body cooling unit 8 that cools the main body unit 5.
  • the main body cooling unit 8 is connected to the main body unit 5, and includes a cooling main body 8a through which a refrigerant (for example, cooling water) flows, an inflow portion 8b for flowing cooling water into the cooling main body 8a, and a cooling main body 8a. And an outflow portion 8c for allowing cooling water to flow out from the main body.
  • the main body cooling unit 8 (cooling main body 8 a) is configured to be detachable from the main body unit 5.
  • the main body 5 is formed in an elongated shape along the transport direction D ⁇ b> 1 of the optical fiber 200, and the concave portion into which the optical fiber 200 is inserted along the longitudinal direction. 50.
  • the inner surface of the concave portion 50 includes a first reflector 51 having a reflective surface 51b and a second reflector 52 having a reflective surface 52b.
  • the second reflector 52 is disposed adjacent to the opening edge 51 c of the first reflector 51.
  • the concave portion 50 includes an opening 53 on one side of the first reflector 51 in the circumferential direction.
  • the first reflector 51 and the second reflector 52 are formed long along the transport direction D1 of the optical fiber 200.
  • the reflecting surface 51b of the first reflector 51 and the reflecting surface 52b of the second reflector 52 are formed with curved surfaces.
  • both reflecting surfaces (51b, 52b) are formed in an arc shape formed of a part of a true circle in a cross section taken along a plane orthogonal to the longitudinal direction (D2-D3 plane).
  • region where the reflective surface 51b of the 1st reflector 51 and the reflective surface 52b of the 2nd reflector 52 are connected may be comprised by the reflective surface, and may be comprised by the non-reflective surface.
  • the opening 53 is formed long along the transport direction D1 of the optical fiber 200.
  • the opening 53 is covered with the light transmitting portion 23 a and is disposed so as to face the light source 21.
  • the insertion portion 6 is formed of a cylindrical body that forms an insertion path 61 therein, and is formed of a member that has translucency with respect to light emitted from the light source 21. As shown in FIG. 5, the insertion path 61 has a circular shape when viewed along the transport direction D1 of the optical fiber 200, that is, on the D2-D3 plane. The light emitted from the light source 21 is applied to the outer peripheral surface of the optical fiber 200 that is inserted into the insertion path 61 via the translucent part 23 a, the opening 53, and the insertion part 6.
  • a part of the light is reflected once or a plurality of times by the reflecting surface 51 b of the first reflector 51 or the reflecting surface 52 b of the second reflector 52, and then the outer periphery of the optical fiber 200 inserted into the insertion path 61.
  • the surface is irradiated.
  • the insertion portion 6 is made of a quartz tube as an example, and the inside thereof is filled with nitrogen. Since the volatile matter is generated when the resin on the outer surface of the optical fiber 200 is cured, the volatile matter may adhere to the light source unit 2 (translucent portion 23a) and the reflecting surface (51b, 52b) due to the above configuration. Is prevented.
  • the first reflector 51 is arranged such that the center 51a of the reflecting surface 51b having an arc shape is eccentric from the center 61a of the insertion path 61 by the first distance d1.
  • the second reflector 52 is arranged so that the center 52a of the reflecting surface 52b having an arc shape is decentered from the center 61a of the insertion path 61 by the second distance d2.
  • This second distance d2 is a distance different from the first distance d1.
  • the center 52a of the reflecting surface 52b of the second reflector 52 is more eccentric from the center 61a of the insertion path 61 than the center 51a of the reflecting surface 51b of the first reflector 51, that is, d2>. The description will be made assuming that it is d1.
  • both the center 51a of the reflecting surface 51b of the first reflector 51 and the center 52a of the reflecting surface 52b of the second reflector 52 are decentered from the center 61a of the insertion path 61, and the eccentric distances of both are made different. The point that the irradiation efficiency with respect to the optical fiber 200 is improved will be described later.
  • the present inventor has confirmed that the irradiation efficiency of the optical fiber 200 is improved by decentering the optical fiber 200 from the center of the arcuate reflecting surface of the reflector. Then, as a result of further earnest research, the inventor made the reflectors in a multi-stage configuration as described in the above embodiment, and the center position of the reflecting surface of each reflector was decentered from the optical fiber 200, so that the light It was confirmed that the irradiation efficiency for the fiber 200 was further improved.
  • the irradiation efficiency of the optical fiber 200 is improved by decentering the optical fiber 200 from the center of the arcuate reflecting surface of the reflector.
  • FIG. 6 shows the structure of the light irradiation apparatus of the reference example according to FIG.
  • This light irradiation apparatus is different from the present embodiment in that a single reflector 300 is provided.
  • the reflecting surface 300b of the reflector 300 is formed in an arc shape, and the center 300a is eccentric from the center 61a of the insertion path 61 by a distance d300.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating a light irradiation state with respect to the optical fiber 200 in the light irradiation apparatus of the comparative example.
  • FIG. 7B is a diagram illustrating a light irradiation state with respect to the optical fiber 200 in the light irradiation apparatus of the reference example.
  • the center 300 a of the arc-shaped reflecting surface 300 b of the reflector 300 is made to coincide with the center 200 a of the optical fiber 200.
  • the center 200a of the optical fiber 200 coincides with the center 300a of the arc-shaped reflecting surface 300b of the reflector 300.
  • the back side of the optical fiber 200 the side opposite to the side facing the light source 21
  • the arc-shaped reflecting surface 300b when used, no light is irradiated on the side surfaces (left surface side and right surface side in FIG. 7A) of the optical fiber 200 arranged at the center 300a of the arc-shaped reflecting surface 300b.
  • light rays traveling toward the center 300a of the arc-shaped reflecting surface 300b are geometrically optically perpendicular to the direct light from the light source 21 disposed on one side in the circumferential direction of the optical fiber 200 and the reflecting surface.
  • the range of direct light and reflected light toward the center 300a is limited to the front side and the back side. Thereby, it is difficult to irradiate the side surface of the optical fiber 200 with light.
  • the center 200a of the optical fiber 200 is eccentric with respect to the center 300a of the arc-shaped reflecting surface 300b of the reflector 300.
  • the light does not need to pass through the position of the optical fiber 200 in order to irradiate the back side of the optical fiber 200.
  • light is irradiated to the back side of the optical fiber 200 similarly to the front side of the optical fiber 200.
  • light is also suitably applied to the side surface side of the optical fiber 200.
  • the efficiency with which the light emitted from the light source 21 is irradiated on the outer periphery of the optical fiber 200 can be increased as compared with the comparative example of FIG. 7A.
  • the light irradiation device 1 includes a two-stage reflector (the first reflector 51 and the second reflector 52), so that the irradiation efficiency can be further improved as compared with the reference example. I will explain.
  • FIG. 8 is a drawing schematically showing a reverse ray tracing diagram of the light irradiation apparatus of the reference example provided with the reflector 300.
  • the ray tracing result of the light emitted from this point light source is schematically shown. It is illustrated.
  • a light beam that can irradiate the center 200a of the optical fiber 200 is determined.
  • Reference Example 2 corresponds to a case where the center 300 a of the reflector 300 is decentered with respect to the center of the optical fiber 200, as compared with Reference Example 1.
  • the region located in the region B1 of the reflector 300 that is, the region lateral to the light source 21. It can be seen that the light L1 incident on the light travels outside the light source 21. This means that the light emitted from the light source 21 and entering the region B1 of the reflector 300 does not travel toward the optical fiber 200.
  • the light source 21 When the light source 21 is composed of an LED element, the light emitted from the light source 21 diverges with a wide divergence angle, and therefore enters the region B1 of the reflector 300. However, as described above, this light does not go to the optical fiber 200 but is reflected once or a plurality of times by the reflecting surface of the reflector 300 and then returns to the light source 21 side. That is, it can be seen that this light cannot be effectively used as the light applied to the optical fiber 200.
  • the divergence angle that can reach the optical fiber 200 is different between the reference example 1 and the reference example 2. I can read. That is, in the configuration of Reference Example 1, even if light traveling at a certain divergence angle ⁇ 1 from the region 21 b near the end of the light source 21 reaches the optical fiber 200 after being reflected by the reflector 300, In the configuration, the light traveling at the divergence angle ⁇ 1 from the region 21 b near the end of the light source 21 may not reach the optical fiber 200 after being reflected by the reflector 300. The reverse is also true.
  • FIG. 9 is a drawing schematically showing a reverse ray tracing diagram of the light irradiation apparatus 1 of the present embodiment (example), and only the light reflected by the reflectors (51, 52) is shown in the same manner as FIG. Has been.
  • the light irradiation device 1 according to the present embodiment includes the two reflectors (51, 52) having different eccentric amounts with respect to the center of the optical fiber 200.
  • the first reflector 51 having a small eccentricity with respect to the center of the optical fiber 200 guides light having a relatively small divergence angle emitted from the region 21 a near the center of the light source 21 to the optical fiber 200 with high efficiency.
  • the second reflector 52 having a large eccentricity with respect to the center of the optical fiber 200 has a relatively large divergence angle emitted from the region 21b near the end of the light source 21 and from the region 21a near the center. Large light can be guided to the optical fiber 200 with high efficiency.
  • the light irradiation device 1 of the present embodiment out of the light emitted from the light source 21, the light beam that can be guided to the optical fiber 200 by the reflector 300 of Reference Example 1 and the light by the reflector 300 of Reference Example 2 Both of the light beams that can be guided to the fiber 200 can be guided to the optical fiber 200 at a high rate by two different reflectors (51, 52).
  • the light irradiation apparatus 1 of this embodiment it is thought that light could be guide
  • FIG. 10 shows the center of the reflection surface 52b of the second reflector 52 while fixing the position of the center of the optical fiber 200 and the position of the center 51a of the reflection surface 51b of the first reflector 51 in the light irradiation device 1 of the present embodiment. It is a graph which shows the change of the light quantity irradiated to the optical fiber 200 when changing the position of 52a.
  • the horizontal axis indicates the amount of eccentricity of the center 52 a of the reflecting surface 52 b of the second reflector 52 with respect to the position of the center 51 a of the reflecting surface 51 b of the first reflector 51.
  • FIG. 10 shows the center of the reflection surface 52b of the second reflector 52 while fixing the position of the center of the optical fiber 200 and the position of the center 51a of the reflection surface 51b of the first reflector 51 in the light irradiation device 1 of the present embodiment. It is a graph which shows the change of the light quantity irradiated to the optical fiber 200 when changing the position of 52a.
  • the vertical axis represents the relative value of the amount of irradiation light
  • the position of the center 52 a of the reflection surface 52 b of the second reflector 52 matches the position of the center 51 a of the reflection surface 51 b of the first reflector 51. It is a value (ratio) when the irradiation light quantity in the case of making it a reference
  • the case where the amount of eccentricity is negative ( ⁇ ) means that the eccentricity is in the direction approaching the light source 21, and the case where the amount of eccentricity is positive (+) is from the light source 21. It means that it is decentered in the away direction.
  • the case where the amount of eccentricity is 0 means that the position of the center 52a of the reflecting surface 52b of the second reflector 52 matches the position of the center 51a of the reflecting surface 51b of the first reflector 51, This corresponds to the light irradiation apparatus of the reference example (reference example 1, reference example 2).
  • FIG. 11 schematically shows a reverse ray tracing diagram in the light irradiation apparatus 1 when the position of the center 52a of the second reflector 52 is decentered in a direction away from the light source 21 relative to the position of the center 51a of the first reflector 51.
  • FIG. 11 Also in FIG. 11, as in FIG. 8, only the light reflected by the reflectors (51, 52) is shown.
  • the second reflector 52 having a smaller eccentricity than the first reflector 51 when the second reflector 52 having a smaller eccentricity than the first reflector 51 is provided, if the second reflector 52 is not present, the second reflector 52 cannot be guided to the optical fiber 200 after being reflected by the first reflector 51. Some of the light beams can be guided to the optical fiber 200 by the second reflector 52. As a result, as shown in FIG. 10, even when the amount of eccentricity of the center 52a of the second reflector 52 is positive, the amount of light applied to the optical fiber 200 is improved as compared with the light irradiation device of the reference example. it is conceivable that.
  • the first distance d1 between the center 51a of the reflecting surface 51b of the first reflector 51 and the center 61a of the insertion path 61 and the reflecting surface 52b of the second reflector 52 are
  • the second distance d2 between the center 52a and the center 61a of the insertion path 61 is preferably not less than the radius of the optical fiber 200, and more preferably not less than the diameter of the optical fiber 200.
  • the center 51 a of the reflection surface 51 b of the first reflector 51 and the center 52 a of the reflection surface 52 b of the second reflector 52 can both be positioned outside the optical fiber 200.
  • the light irradiation device 1 described above is configured to include two sets of reflectors (51, 52) with different center positions of the arc-shaped reflecting surfaces.
  • the light irradiation device 1 may be configured to include three or more sets of reflectors having different center positions of the arc-shaped reflecting surfaces. Also in this case, for the same reason, the amount of light applied to the optical fiber 200 is increased as compared with the light irradiation apparatus of the reference example.
  • Each of the first reflector 51 and the second reflector 52 has an arc shape on the reflecting surface.
  • the arc shape is a straight line connecting a point on the outer periphery and the center position when viewed along the transport direction D1 of the optical fiber 200 (in the case of an arc constituted by a part of a perfect circle, When a plurality of straight lines corresponding to the radius are drawn, the ratio of the longest straight line length to the shortest straight line length is 1 to 1.15 times, that is, substantially geometric It is intended to include those within a range that can be regarded as a circular arc in meaning.
  • first reflector 51 and the second reflector 52 may both have a reflecting surface formed of a curved surface, and at least one of the reflecting surfaces substantially forms a curved surface by combining a plurality of planes. It does not matter as long as it is.
  • the radius of the reflecting surface 51b indicating the arc shape included in the first reflector 51 and the radius of the reflecting surface 52b indicating the arc shape included in the second reflector 52 may be the same or different.
  • the second reflector 52 may be formed so as to be connected to the opening edge 51 c of the first reflector 51.
  • FIG. 5 shows a shape in which the end portion of the second reflector 52 is located inside the opening edge 51 c of the first reflector 51 in the connecting portion between the first reflector 51 and the second reflector 52. It was. However, the end of the second reflector 52 may be shaped to be located outside the opening edge 51 c of the first reflector 51.
  • the light source 21 is composed of a plurality of LED elements, but may be composed of a plurality of LD (laser diode) elements.
  • the light irradiation device 1 may include a plurality of light sources 21.
  • each light source 21 may be arranged at a position opposite to the insertion path 61, that is, the optical fiber 200 with respect to the opening 53 (see FIG. 5) of the second reflector 52.
  • each light source 21 is arranged at a position opposite to the first reflector 51 with respect to the insertion path 61, that is, the optical fiber 200.
  • the insertion path 61 when viewed in the direction D1 is described as being circular, but the shape of the insertion path 61 is arbitrary.
  • the insertion path 61 when viewed in the direction D1 may be, for example, a polygonal shape or an elliptical shape.
  • the insertion path 61 was demonstrated as what was comprised by the inner part of the insertion part 6 which consists of a cylindrical body, the light irradiation apparatus 1 is not provided with insertion part 6 itself, but reflector (51, 52)
  • the insertion path 61 may be constituted by the space in the inner part.
  • the “center of the insertion path 61” means a passing position of the optical fiber 200 in a state in which the optical fiber 200 is inserted, and in a state before the optical fiber 200 is inserted, It means the position where the fiber 200 is to be passed. In the latter case, the center position of the insertion path 61 can be the center position of the inscribed circle of the insertion path 61.
  • the optical fiber 200 is inserted with the center 200 a of the optical fiber 200 positioned at the center 61 a of the insertion path 61.
  • the optical fiber 200 may be inserted with the center 200 a thereof shifted from the center 61 a of the insertion path 61.
  • the center 61 a of the insertion path 61 does not necessarily need to be eccentric from the center 51 a of the first reflector 51, or need not be eccentric from the center 52 a of the second reflector 52.
  • the light irradiation device 1 has been described as irradiating the optical fiber 200 to be conveyed with light.
  • the present invention is not limited to such a use mode.
  • the aspect of irradiating light from the light source 21 to the fixed optical fiber 200 during light irradiation is also within the scope of the present invention.
  • the light irradiation device 1 is described as irradiating the optical fiber 200 with light.
  • the wire as an object to be irradiated with light is not limited to an optical fiber, and may be, for example, a fiber.
  • the fiber By irradiating the fiber with ultraviolet light using the light irradiation device 1, it can be used for surface modification of the fiber.

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Abstract

簡易的な構成の下で、高効率で線材に対して光を照射することが可能な光照射装置及び光照射方法を提供する。　光照射装置は、線材を挿入するための挿入路と、挿入路の中心から第一距離だけ偏心した位置を中心とした円弧状を有し、挿入路に向かう側の面を反射面とする第一リフレクタと、第一リフレクタの開口縁に隣接して配置され、挿入路の中心から第一距離とは異なる第二距離だけ偏心した位置を中心とした円弧状を有し、挿入路に向かう側の面を反射面とする第二リフレクタと、挿入路に対して、第一リフレクタとは反対側の位置に配置され、線材に向けて光を照射する光源とを備える。

Description

光照射装置、光照射方法
　本発明は、線材に向けて光を照射する光照射装置、及び光照射方法に関する。
　光ファイバは、プリフォームから線引きされた裸光ファイバ、又は、一度ボビンに巻き取られた光ファイバ素線の、表面上に樹脂が被覆されることで製造される。このとき、光ファイバ（線材）の外周を紫外線硬化樹脂で被覆した後、当該樹脂に紫外光を照射することで、樹脂を硬化させる工程が実行される。より具体的には、所定の速度で移動する線材に対して光源から紫外光が照射される。
　従来、この光源としては、水銀ランプが利用されていたが、近年の固体光源素子の技術革新に伴い、水銀ランプに代えてＬＥＤ素子を利用することが検討されている。しかし、線材の径は、一般的に０．１ｍｍ～１．０ｍｍ程度と極めて細いため、ＬＥＤ素子から放射される光を効率的に照射させることが困難であった。なお、紫外線硬化樹脂を硬化させるために必要な光量を線材に照射させる一つの方法として、線材の移動速度を低下させることが考えられるが、このような方法を用いると、光ファイバの製造効率が低下するため好ましくない。
　このような観点から、下記特許文献１では、線材の周方向にわたって効率的に光を照射する目的で、線材を取り囲むように光源を配置した構成が開示されている。
特開２０１０－１１７５３１号公報
　特許文献１の構成では、線材を取り囲むように光源を配置する必要があるため、装置構成が複雑化するという課題がある。本発明は、簡易的な構成の下で、高効率で線材に対して光を照射することが可能な光照射装置及び光照射方法を提供することを目的とする。
　本発明に係る光照射装置は、
　線材を挿入するための挿入路と、
　前記挿入路の中心から第一距離だけ偏心した位置を中心とした円弧状を有し、前記挿入路に向かう側の面を反射面とする第一リフレクタと、
　前記第一リフレクタの開口縁に隣接して配置され、前記挿入路の中心から前記第一距離とは異なる第二距離だけ偏心した位置を中心とした円弧状を有し、前記挿入路に向かう側の面を反射面とする第二リフレクタと、
　前記挿入路に対して、前記第一リフレクタとは反対側の位置に配置され、前記線材に向けて光を照射する光源とを備えたことを特徴とする。
　本発明者の鋭意研究によれば、挿入路の中心位置（すなわち線材の中心位置）に対して、偏心させた位置を中心とする円弧状のリフレクタを配置した場合、リフレクタの中心を線材の中心と一致させた場合よりも、線材に対して照射される光量が増加することが確認された。更に、本発明者の鋭意研究によれば、光照射装置が、単一のリフレクタを備える場合よりも、線材の中心からの偏心距離を異ならせた複数のリフレクタを備える場合に、線材に対して照射される光量が更に増加することが確認された。この検証結果は、「発明を実施するための形態」の項において後述される。
　前記光照射装置において、前記光源は、複数のＬＥＤ素子で構成されているものとすることができる。
　前記光照射装置において、前記挿入路の中心は、前記第一リフレクタの円弧状の中心、及び前記第二リフレクタの円弧状の中心に対して、前記光源から離れる方向に偏心しているものとすることができる。
　前記光照射装置は、前記光源から放射される光に対する透過性を有した材料で構成され、内部に前記挿入路を形成する挿入部を備え、
　前記挿入部の外周が、前記第一リフレクタの前記反射面に対して、前記第一リフレクタの円弧状の中心に近い側に位置すると共に、前記第二リフレクタの前記反射面に対して、前記第二リフレクタの円弧状の中心に近い側に位置しているものとすることができる。
　前記光照射装置において、前記第一リフレクタの前記反射面、及び前記第二リフレクタの前記反射面は、曲面で形成されるものとしても構わないし、複数の平面が円弧状に配置されることで形成されるものとしても構わない。更に、前記第一リフレクタの反射面、及び前記第二リフレクタの反射面のうち、一方の反射面は曲面で形成され、他方の反射面は複数の平面が円弧状に配置されることで形成されるものとしても構わない。
　また、本発明は、光照射装置が線材に向けて光を照射する光照射方法であって、
　前記光照射装置は、
　円弧状を有し内側に向かう面を反射面とする第一リフレクタと、
　前記第一リフレクタの開口縁に隣接して配置され、円弧状を有し内側に向かう面を反射面とする第二リフレクタと、
　前記線材に向けて光を照射する光源と、を備え、
　前記光照射方法は、
　前記線材の中心位置が、前記第一リフレクタの前記反射面の中心から第一距離だけ偏心すると共に、前記第二リフレクタの前記反射面の中心から前記第一距離とは異なる第二距離だけ偏心するように、前記第一リフレクタの前記反射面の内側、且つ前記第二リフレクタの前記反射面の内側の領域に前記線材を挿入する工程と、
　前記線材に対して前記第一リフレクタとは反対側の位置に配置された前記光源から前記線材に向けて光を照射する工程とを含むことを特徴とする。
　本発明の光照射装置によれば、簡易的な構成の下で、高効率で線材に対して光を照射することができる。
光照射装置を含む光ファイバ製造装置の構造を模式的に示す図面である。 光照射装置の構造を模式的に示す全体正面図である。 光照射装置の構造を模式的に示す全体側面図である。 図２内のＡ１－Ａ１線断面図である。 図４内における領域Ａ２内の拡大図である。 参考例の光照射装置を図５に対応させて図示した図面である。 比較例の光照射装置において、光ファイバへの光の照射状態を説明する図である。 参考例の光照射装置において、光ファイバへの光の照射状態を説明する図である。 参考例の光照射装置における逆光線追跡図を模式的に示す図面である。 実施例の光照射装置における逆光線追跡図を模式的に示す図面である。 第二リフレクタの偏心量と、光ファイバに照射される光量の関係を示すグラフである。 実施例の別構成の光照射装置における逆光線追跡図を模式的に示す図面である。
　本発明に係る光照射装置の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の各図において、図面の寸法比と実際の寸法比は必ずしも一致しない。
　［構造］
　図１は、光照射装置を含む光ファイバ製造装置の構造を模式的に示す図面である。図１に示すように、光照射装置１は、光ファイバを製造する光ファイバ製造装置１００の一部として利用される。以下では、光照射装置１の構成を説明するのに先立って、光ファイバ製造装置１００について説明する。
　光ファイバ製造装置１００は、光ファイバ２００を搬送する搬送装置１１０と、搬送される光ファイバ２００に紫外線硬化性の樹脂を塗布する塗布装置１２０とを備えている。光ファイバ２００は、例えば、ガラスファイバからなる裸光ファイバで構成され、塗布装置１２０を通過することで、裸光ファイバの外周に紫外線硬化性樹脂が塗布される。搬送装置１１０は、光ファイバ２００が光照射装置１の内部の所定位置に挿入されるように、光ファイバ２００を保持しつつ図１内のＤ１方向に搬送する搬送部材１１１，１１２を、光照射装置１の上流側と下流側にそれぞれ備えている。光ファイバ２００は、「線材」に対応する。
　図１において、相互に直交するＤ１、Ｄ２、Ｄ３の３軸を規定している。以下において、方向を説明する際には、このＤ１、Ｄ２、Ｄ３の符号を用いることがある。
　光照射装置１は、例えば、毎分１０００メートルの速さでＤ１方向に搬送される光ファイバ２００に対して紫外線を照射する。これにより、光ファイバ２００の外周に塗布された樹脂が硬化する。この結果、光照射装置１を通過した光ファイバ２００は、裸光ファイバの外周に紫外線硬化性樹脂が硬化した被覆膜が覆われた構成となる。
　次に、図２～図５を参照して光照射装置１の構造について説明する。図２は、光照射装置１の構造を模式的に示す全体正面図である。図３は、光照射装置１の構造を模式的に示す全体側面図である。図４は、図２内のＡ１－Ａ１線断面図である。図５は、図４内における領域Ａ２内の拡大図である。
　図２～図４に示すように、光照射装置１は、光ファイバ２００に向けて光を照射する光源ユニット２と、光ファイバ２００が挿入される挿入ユニット３とを備えている。光照射装置１は、光源ユニット２と挿入ユニット３とを回転軸４ａで回転可能に接続する接続部４を備えている。
　光源ユニット２は、光ファイバ２００に向けて光を照射する光源２１と、光源２１を冷却する光源冷却部２２と、光源２１等を収容する筐体２３とを備えている。光源ユニット２は、光源２１に電力を供給するための電力供給部２４を備えている。
　光源２１は、光ファイバ２００の搬送方向Ｄ１に沿って長尺に形成されており、光ファイバ２００に対面するように配置される。本実施形態においては、光源２１は、複数のＬＥＤ素子が実装された基板で構成される。一例として、光源２１からは、紫外線硬化性の樹脂を硬化させるために、紫外光（例えば、波長が３００ｎｍ～４００ｎｍの光）が放射される。
　光源冷却部２２は、光源２１に連結されると共に、冷媒（例えば冷却水）が内部を流通する冷却本体２２ａと、冷却本体２２ａに冷媒を流入するための流入部２２ｂと、冷却本体２２ａから冷媒を流出するための流出部２２ｃとを備えている。冷却本体２２ａは、筐体２３の内部に配置され、流入部２２ｂ及び流出部２２ｃは、筐体２３の外部に配置されている。
　筐体２３は、光源２１から放射された光を透過する透光部２３ａと、光を遮光する遮光部２３ｂとを備えている。透光部２３ａは、光ファイバ２００の搬送方向Ｄ１に沿って長尺に形成されており、光源２１と対面するように配置されている。つまり、透光部２３ａは、光源２１と光ファイバ２００との間に配置されている。
　電力供給部２４は、外部からの電力を供給するために、例えば、ケーブル等が接続される電源接続部２４ａと、電源接続部２４ａと光源２１との間を電気的に接続するために、各種の端子を有する端子台２４ｂとを備えている。電源接続部２４ａは、筐体２３の外部に配置され、端子台２４ｂは、筐体２３の内部に配置されている。
　固定部７は、挿入部６を挟持する一対の挟持部（７１，７２）を備えている。固定部７は、一対の挟持部（７１，７２）が挿入部６の長手方向（Ｄ１方向）の端部を挟持することで、挿入部６の長手方向の端部と本体部５の長手方向の端部とを固定している。
　挿入ユニット３は、光ファイバ２００が内部に挿入される本体部５と、光ファイバ２００を本体部５の内部に挿入するための挿入路６１（図５参照）を内部に形成する挿入部６と、挿入部６を本体部５に固定する固定部７とを備えている。挿入ユニット３は、本体部５を冷却する本体冷却部８を備えている。
　本体冷却部８は、本体部５に連結されると共に、冷媒（例えば冷却水）が内部を流通する冷却本体８ａと、冷却本体８ａに冷却水を流入するための流入部８ｂと、冷却本体８ａから冷却水を流出するための流出部８ｃとを備えている。本体冷却部８（冷却本体８ａ）は、本体部５に対して着脱可能に構成されている。
　図４及び図５に示すように、本体部５は、光ファイバ２００の搬送方向Ｄ１に沿って長尺に形成されており、長手方向に沿って、光ファイバ２００が内部に挿入される凹状部５０を備えている。図５に示すように、凹状部５０の内側面は、反射面５１ｂを有する第一リフレクタ５１と、反射面５２ｂを有する第二リフレクタ５２を有している。第二リフレクタ５２は、第一リフレクタ５１の開口縁５１ｃに隣接して配置されている。凹状部５０は、第一リフレクタ５１の周方向の一方側に、開口部５３を備えている。
　第一リフレクタ５１、及び第二リフレクタ５２は、光ファイバ２００の搬送方向Ｄ１に沿って長尺に形成されている。第一リフレクタ５１の反射面５１ｂ、及び第二リフレクタ５２の反射面５２ｂは、曲面で形成されている。具体的には、両反射面（５１ｂ，５２ｂ）は、長手方向に対する直交面（Ｄ２－Ｄ３平面）による断面において、真円形の一部からなる円弧状に形成されている。
　なお、第一リフレクタ５１の反射面５１ｂと、第二リフレクタ５２の反射面５２ｂとが連結される領域は、反射面で構成されていても構わないし、非反射面で構成されていても構わない。
　開口部５３は、光ファイバ２００の搬送方向Ｄ１に沿って長尺に形成されている。また、開口部５３は、透光部２３ａに覆われており、光源２１と対面するように配置されている。
　挿入部６は、内部に挿入路６１を形成する筒状体で構成されており、光源２１から放射される光に対して透光性を有する部材で構成されている。図５に示すように、挿入路６１は、光ファイバ２００の搬送方向Ｄ１に沿って見たとき、すなわち、Ｄ２－Ｄ３平面上において、円形状を示す。光源２１から放射された光は、透光部２３ａ、開口部５３、及び挿入部６を経由して、挿入路６１内に挿通される光ファイバ２００の外周面に照射される。また、一部の光は、第一リフレクタ５１の反射面５１ｂ、又は第二リフレクタ５２の反射面５２ｂで、一回又は複数回反射した後、挿入路６１内に挿通される光ファイバ２００の外周面に照射される。
　挿入部６は、一例として石英管からなり、その内部に窒素が充填されている。光ファイバ２００の外表面の樹脂が硬化する際に、揮発物が生じるため、上記構成によって、当該揮発物が光源ユニット２（透光部２３ａ）及び反射面（５１ｂ，５２ｂ）に付着することが防止される。
　図５に示すように、第一リフレクタ５１は、円弧状を示す反射面５１ｂの中心５１ａが、挿入路６１の中心６１ａから第一距離ｄ１だけ偏心した位置になるように、配置されている。また、第二リフレクタ５２は、円弧状を示す反射面５２ｂの中心５２ａが、挿入路６１の中心６１ａから第二距離ｄ２だけ偏心した位置になるように、配置されている。この第二距離ｄ２は、第一距離ｄ１とは異なる距離である。本実施形態では、第二リフレクタ５２の反射面５２ｂの中心５２ａが、第一リフレクタ５１の反射面５１ｂの中心５１ａよりも、挿入路６１の中心６１ａから多く偏心しているものとして、すなわち、ｄ２＞ｄ１であるものとして説明する。
　このように、第一リフレクタ５１の反射面５１ｂの中心５１ａと、第二リフレクタ５２の反射面５２ｂの中心５２ａの双方を、挿入路６１の中心６１ａから偏心させると共に、双方の偏心距離を異ならせることで、光ファイバ２００に対する照射効率が向上する点については、後述される。
　［作用］
　本発明者は、鋭意研究の結果、光ファイバ２００を、リフレクタの円弧状の反射面の中心から偏心させることで、光ファイバ２００に対する照射効率が向上することを確認した。そして、本発明者は、更なる鋭意研究の結果、上記実施形態で説明したように、リフレクタを多段階構成とし、各リフレクタの反射面の中心位置を、光ファイバ２００から偏心させることで、光ファイバ２００に対する照射効率が更に向上することを確認した。
　まず、光ファイバ２００を、リフレクタの円弧状の反射面の中心から偏心させることで、光ファイバ２００に対する照射効率が向上することについて、以下で説明する。
　図６は、参考例の光照射装置の構造を、図５にならって図示したものである。この光照射装置は、単一のリフレクタ３００を備える点が本実施形態とは異なっている。このリフレクタ３００の反射面３００ｂは円弧状に構成され、その中心３００ａは、挿入路６１の中心６１ａから距離ｄ３００だけ偏心している。
　図７Ａは、比較例の光照射装置において、光ファイバ２００に対する光の照射状態を説明する図である。図７Ｂは、参考例の光照射装置において、光ファイバへ２００に対する光の照射状態を説明する図である。比較例は、参考例とは異なり、リフレクタ３００の円弧状の反射面３００ｂの中心３００ａを、光ファイバ２００の中心２００ａに一致させている。
　図７Ａにおいて、光ファイバ２００の中心２００ａは、リフレクタ３００の円弧状の反射面３００ｂの中心３００ａと一致している。この場合、光ファイバ２００の背面側（光源２１と対面する側の面とは反対側）を照射するためには、反射面３００ｂの中心３００ａ付近を通過した後に、反射面３００ｂで反射する必要がある（図７Ａの破線参照）。
　しかしながら、反射面３００ｂの中心３００ａ付近を通過するような光は、光ファイバ２００の正面側（光源２１と対面する側）を照射してしまう（図７Ａの２点鎖線参照）。従って、光ファイバ２００の背面側は、光ファイバ２００の正面側と比較して、光が照射されにくい。
　また、円弧状の反射面３００ｂを用いた場合、円弧状の反射面３００ｂの中心３００ａに配置された光ファイバ２００の側面側（図７Ａにおける左面側及び右面側）には、光が照射されない。これは、円弧状の反射面３００ｂの中心３００ａに向かう光線が、幾何光学的に、光ファイバ２００の周方向の一方側に配置された光源２１からの直接光と、反射面に対して垂直に入射された光の反射光のみとなるため、中心３００ａに向かう直接光及び反射光の範囲が、正面側及び背面側に限定されるためである。これにより、光ファイバ２００の側面側には光が照射されにくい。
　これに対し、図７Ｂの参考例においては、光ファイバ２００の中心２００ａは、リフレクタ３００の円弧状の反射面３００ｂの中心３００ａに対して偏心している。この場合、光は、光ファイバ２００の背面側を照射するために、光ファイバ２００の位置を通過する必要がない。これにより、光ファイバ２００の背面側には、光ファイバ２００の正面側と同様に、光が照射される。更に、光ファイバ２００の側面側にも、好適に光が照射される。
　これにより、図７Ｂの参考例によれば、図７Ａの比較例と比べて、光源２１から放射された光が光ファイバ２００の外周に照射される効率を高めることができる。
　次に、本実施形態のように、光照射装置１が、２段階のリフレクタ（第一リフレクタ５１，第二リフレクタ５２）を備える構成としたことで、参考例よりも更に照射効率が高められることにつき、説明する。
　図８は、リフレクタ３００を備えた参考例の光照射装置の逆光線追跡図を模式的に示した図面である。この図面は、光照射装置１とは逆に、光ファイバ２００の中心２００ａの位置に仮想的な点光源を配置した場合において、この点光源から放射された光の光線追跡結果を、模式的に図示したものである。この図面を逆にたどることで、光ファイバ２００の中心２００ａの位置に光を照射できる光線が確定する。なお、図８では、仮想的な点光源から放射され、リフレクタ３００で反射された後に光源２１に到達する光のみが図示されている。なお、図８において、参考例２は、参考例１よりも更に、光ファイバ２００の中心に対してリフレクタ３００の中心３００ａを偏心させた場合に対応する。
　参考例１の図面によれば、光ファイバ２００の中心の位置に配置された点光源から放出された光のうち、リフレクタ３００の領域Ｂ１内、すなわち、光源２１に対して横方向に位置する領域に入射された光Ｌ１は、光源２１よりも外側に進行することが分かる。このことは、光源２１から放射され、リフレクタ３００の領域Ｂ１内に入射した光が、光ファイバ２００に向かって進行しないことを意味する。
　光源２１が、ＬＥＤ素子で構成される場合、光源２１から放射された光は、広い発散角を有して発散するため、リフレクタ３００の領域Ｂ１内にも入射する。しかし、上述したように、この光は、光ファイバ２００には向かわず、リフレクタ３００の反射面で一回又は複数回反射された後、光源２１側に戻ることとなる。すなわち、この光は、光ファイバ２００に対して照射される光としては有効に活用できないことが分かる。
　これに対し、偏心量を増加させた参考例２の図面によれば、光ファイバ２００の中心の位置に配置された点光源から放出された光のうち、参考例１の図面におけるリフレクタ３００の領域Ｂ１に入射された光についても、光源２１に進行することが分かる。
　ところで、図８によれば、参考例１においては、光源２１の中央付近の領域２１ａから放射された発散角の比較的小さい光は、リフレクタ３００で反射された後に光ファイバ２００に対して進行する割合が高い。これに対し、参考例２においては、光源２１の中央付近の領域２１ａから放射された発散角の比較的小さい光は、光ファイバ２００に対して進行しにくいことが確認される。一方で、参考例２においては、光源２１から放射され、リフレクタ３００の領域Ｂ１に入射された光のうち、光ファイバ２００に対して進行する光の割合は、参考例１よりも上昇している。
　この分析結果からは、以下の結論を導き出すことができる。参考例１の構成では、光源２１から放射されて、リフレクタ３００の領域Ｂ１内に入射された光については、光ファイバ２００への照射に有効に活用できていない。これに対し、参考例２の構成の場合、光源２１から放射されて、リフレクタ３００の領域Ｂ１内に入射された光について、参考例１よりも効率的に光ファイバ２００に照射させることができる一方、光源２１の中央付近の領域２１ａから放射された発散角の比較的小さい光については、参考例１よりも光ファイバ２００への照射に有効に活用できていない。
　更に、図８によれば、光源２１の端部付近の領域２１ｂから放射された光のうち、参考例１と参考例２とでは、光ファイバ２００に到達することのできる発散角が異なっていることが読み取れる。つまり、参考例１の構成において、光源２１の端部付近の領域２１ｂから、ある発散角θ1で進行した光が、リフレクタ３００で反射した後に光ファイバ２００に到達したとしても、参考例２の構成においては、光源２１の端部付近の領域２１ｂから、前記発散角θ1で進行した光が、リフレクタ３００で反射した後に光ファイバ２００に到達しない場合が生じ得る。その逆も然りである。
　図９は、本実施形態（実施例）の光照射装置１の逆光線追跡図を模式的に示した図面であり、図８と同様に、リフレクタ（５１，５２）で反射された光のみが図示されている。上述したように、本実施形態の光照射装置１は、光ファイバ２００の中心に対して偏心量の異なる２つのリフレクタ（５１，５２）を備えている。この結果、光ファイバ２００の中心に対して偏心量の小さい第一リフレクタ５１は、光源２１の中央付近の領域２１ａから放射された、発散角の比較的小さい光を高効率で光ファイバ２００に導き、光ファイバ２００の中心に対して偏心量の大きい第二リフレクタ５２は、光源２１の端部付近の領域２１ｂから放射された光や、中央付近の領域２１ａから放射された、発散角の比較的大きい光を高効率で光ファイバ２００に導くことができる。
　つまり、本実施形態の光照射装置１によれば、光源２１から放射された光のうち、参考例１のリフレクタ３００によって光ファイバ２００に導くことができる光線と、参考例２のリフレクタ３００によって光ファイバ２００に導くことができる光線の両者を、異なる２つのリフレクタ（５１，５２）によって、高い割合で光ファイバ２００に導くことができる。これにより、本実施形態の光照射装置１によれば、参考例の光照射装置よりも、効率よく光ファイバ２００に対して光を導くことができたものと考えられる。実際のシミュレーション結果においても、参考例１及び参考例２と比較して、実施例では光ファイバ２００に照射される光量が向上することが確認された。
　図１０は、本実施形態の光照射装置１において、光ファイバ２００の中心の位置、及び第一リフレクタ５１の反射面５１ｂの中心５１ａの位置を固定し、第二リフレクタ５２の反射面５２ｂの中心５２ａの位置を変動させたときの、光ファイバ２００に照射される光量の変化を示すグラフである。図１０において、横軸は、第一リフレクタ５１の反射面５１ｂの中心５１ａの位置に対する、第二リフレクタ５２の反射面５２ｂの中心５２ａの偏心量を指す。また、図１０において、縦軸は、照射光量の相対値を表しており、第二リフレクタ５２の反射面５２ｂの中心５２ａの位置を、第一リフレクタ５１の反射面５１ｂの中心５１ａの位置に一致させた場合における照射光量を基準としたときの値（比率）である。
　なお、図１０において、偏心量が負（－）である場合とは、光源２１に近づく方向に偏心させていることを意味し、偏心量が正（＋）である場合とは、光源２１から離れる方向に偏心させていることを意味する。また、偏心量が０である場合とは、第二リフレクタ５２の反射面５２ｂの中心５２ａの位置が、第一リフレクタ５１の反射面５１ｂの中心５１ａの位置に一致していることを意味し、これは参考例（参考例１，参考例２）の光照射装置に対応する。
　図１０において、第二リフレクタ５２の中心５２ａの偏心量が負である領域内において、参考例の光照射装置と比較して、光ファイバ２００に対する照射光量が向上していることが確認された。この結果は、上述した分析内容に沿うものである。一方、図１０の結果によれば、第二リフレクタ５２の中心５２ａの偏心量を正とした場合においても、参考例の光照射装置と比較して、光ファイバ２００に対する照射光量が向上していることが確認された。この理由につき、本発明者は以下のように推察している。
　図１１は、第二リフレクタ５２の中心５２ａの位置を、第一リフレクタ５１の中心５１ａの位置よりも光源２１から遠ざける方向に偏心させた場合の光照射装置１における、逆光線追跡図を模式的に示した図面である。図１１においても、図８と同様に、リフレクタ（５１，５２）で反射された光のみが図示されている。
　図８を参照して上述したように、参考例１のように、リフレクタ３００の中心３００ａが、光ファイバ２００の中心の位置に近い場合、光源２１から放射された光のうち、リフレクタ３００の側面の領域Ｂ１に入射された光が有効に活用されない。しかし、図１１に示すように、偏心量が異なる２組のリフレクタ（５１，５２）を設けた場合には、第一リフレクタ５１と第二リフレクタ５２の双方で反射された後に、光ファイバ２００に進行する光路が形成される（光線Ｌ２参照）。すなわち、第一リフレクタ５１よりも偏心量の小さい第二リフレクタ５２を備えた場合、第二リフレクタ５２が存在しない場合であれば第一リフレクタ５１で反射された後に光ファイバ２００に導くことができなかった一部の光線を、第二リフレクタ５２によって光ファイバ２００に導くことが可能になった。この結果、図１０に示されるように、第二リフレクタ５２の中心５２ａの偏心量を正とした場合においても、参考例の光照射装置と比較して、光ファイバ２００に対する照射光量が向上したものと考えられる。
　なお、上述した効果を高める観点からは、第一リフレクタ５１の反射面５１ｂの中心５１ａと、挿入路６１の中心６１ａとの間の第一距離ｄ１、及び、第二リフレクタ５２の反射面５２ｂの中心５２ａと、挿入路６１の中心６１ａとの間の第二距離ｄ２は、いずれも、光ファイバ２００の半径以上であるのが好ましく、光ファイバ２００の直径以上であるのがより好ましい。この場合、第一リフレクタ５１の反射面５１ｂの中心５１ａ、及び第二リフレクタ５２の反射面５２ｂの中心５２ａを、いずれも光ファイバ２００よりも外側に位置させることができる。
　［別実施形態］
　以下、別実施形態につき説明する。
　〈１〉上述した光照射装置１は、円弧状の反射面の中心位置が異なる、２組のリフレクタ（５１，５２）を備える構成とした。しかし、光照射装置１は、円弧状の反射面の中心位置が異なる、３組以上のリフレクタを備える構成としても構わない。この場合においても、同様の理由により、参考例の光照射装置と比較して光ファイバ２００に対する照射光量が高められる。
　〈２〉第一リフレクタ５１及び第二リフレクタ５２は、いずれも、反射面が円弧状を示すものとした。ここで、円弧状とは、光ファイバ２００の搬送方向Ｄ１に沿って見たときに、外周上の一点と中心位置を結ぶ直線（真円の一部によって構成される円弧である場合には、半径に相当する直線）を複数引いた場合に、最も短い直線の長さに対する最も長い直線の長さの比率が１倍以上１．１５倍以下であるもの、すなわち、実質的に幾何学的な意味での円弧とみなせる範囲内のものを含む趣旨である。また、第一リフレクタ５１及び第二リフレクタ５２は、いずれも反射面が曲面で構成されていても構わないし、少なくとも一方の反射面は複数の平面が組み合わられることで実質的に曲面を構成しているものとしても構わない。
　〈３〉第一リフレクタ５１が備える円弧状を示す反射面５１ｂの半径と、第二リフレクタ５２が備える円弧状を示す反射面５２ｂの半径とは、同一であっても異なっていても構わない。また、第二リフレクタ５２は、第一リフレクタ５１の開口縁５１ｃに対して連接して形成されていても構わない。
　更に、図５では、第一リフレクタ５１と第二リフレクタ５２との連結部分において、第二リフレクタ５２の端部が、第一リフレクタ５１の開口縁５１ｃよりも内側に位置するような形状を示していた。しかし、第二リフレクタ５２の端部が、第一リフレクタ５１の開口縁５１ｃよりも外側に位置するような形状であっても構わない。
　〈４〉光源２１は、複数のＬＥＤ素子で構成されるものとしたが、複数のＬＤ（レーザダイオード）素子で構成されるものとしても構わない。
　また、光照射装置１は、複数の光源２１を備えるものとしても構わない。この場合、各光源２１は、第二リフレクタ５２の開口部５３（図５参照）を基準として、挿入路６１、すなわち光ファイバ２００よりも反対側の位置に配置されるものとして構わない。この場合、各光源２１は、挿入路６１、すなわち光ファイバ２００に対して、第一リフレクタ５１とは反対側の位置に配置される。
　〈５〉上記実施形態において、Ｄ１方向に見たときの挿入路６１は円形であるものとして説明したが、挿入路６１の形状は任意である。Ｄ１方向に見たときの挿入路６１は、例えば多角形状であっても構わないし、楕円形状であっても構わない。
　また、上記実施形態では、挿入路６１は、筒状体からなる挿入部６の内側部分で構成されるものとして説明したが、光照射装置１が挿入部６自体を備えず、リフレクタ（５１，５２）の内側部分の空間によって挿入路６１が構成されるものとしても構わない。なお、「挿入路６１の中心」とは、光ファイバ２００を挿通している状態の下では、当該光ファイバ２００の通過位置を意味し、光ファイバ２００を挿通する前の状態の下では、光ファイバ２００を通過させる予定の位置を意味する。後者の場合、挿入路６１の中心の位置は、挿入路６１の内接円の中心の位置とすることができる。
　〈６〉上記実施形態では、光照射装置１が挿入路６１を備える場合において、挿入路６１の中心６１ａの位置に光ファイバ２００の中心２００ａを位置させた状態で、光ファイバ２００が挿通される場合について説明した。しかし、光ファイバ２００は、その中心２００ａが挿入路６１の中心６１ａからずれた状態で挿通されるものとしても構わない。上述したように、光ファイバ２００が、第一リフレクタ５１の中心５１ａ及び第二リフレクタ５２の中心５２ａから偏心するような位置で挿通される場合に、上記実施形態で説明した効果と同様の効果が実現される。この場合、挿入路６１の中心６１ａは、必ずしも第一リフレクタ５１の中心５１ａから偏心させる必要はなく、又は第二リフレクタ５２の中心５２ａから偏心させる必要はない。
　〈７〉上記実施形態において、光照射装置１は、搬送される光ファイバ２００に対して光を照射するものとして説明した。しかし、本発明は、このような利用態様に限定されない。例えば、光照射時に、固定された光ファイバ２００に対して光源２１から光を照射する態様についても、本発明の範囲内である。
　また、上記実施形態では、光照射装置１は、光ファイバ２００に対して光を照射するものとして説明した。しかし、光を照射する対象物としての線材は、光ファイバに限られず、例えば繊維などであっても構わない。光照射装置１を用いて繊維に紫外光を照射することで、繊維の表面改質に利用することができる。
　　　　１　　　：　　光照射装置
　　　　２　　　：　　光源ユニット
　　　　３　　　：　　挿入ユニット
　　　　４　　　：　　接続部
　　　　４ａ　　：　　回転軸
　　　　５　　　：　　本体部
　　　　６　　　：　　挿入部
　　　　７　　　：　　固定部
　　　　８　　　：　　本体冷却部
　　　　８ａ　　：　　冷却本体
　　　　８ｂ　　：　　流入部
　　　　８ｃ　　：　　流出部
　　　２１　　　：　　光源
　　　２１ａ　　：　　光源の中央付近の領域
　　　２１ｂ　　：　　光源の端部付近の領域
　　　２２　　　：　　光源冷却部
　　　２２ａ　　：　　冷却本体
　　　２２ｂ　　：　　流入部
　　　２２ｃ　　：　　流出部
　　　２３　　　：　　筐体
　　　２３ａ　　：　　透光部
　　　２３ｂ　　：　　遮光部
　　　２４　　　：　　電力供給部
　　　２４ａ　　：　　電源接続部
　　　２４ｂ　　：　　端子台
　　　５０　　　：　　凹状部
　　　５１　　　：　　第一リフレクタ
　　　５１ａ　　：　　第一リフレクタの円弧状の中心
　　　５１ｂ　　：　　第一リフレクタの反射面
　　　５１ｃ　　：　　開口縁
　　　５２　　　：　　第二リフレクタ
　　　５２ａ　　：　　第二リフレクタの円弧状の中心
　　　５２ｂ　　：　　第二リフレクタの反射面
　　　５３　　　：　　開口部
　　　６１　　　：　　挿入路
　　　６１ａ　　：　　挿入路の中心
　　　７１，７２　　　：　　挟持部
　　１００　　　：　　光ファイバ製造装置
　　１１０　　　：　　搬送装置
　　１１１，１１２　　　：　　搬送部材
　　１２０　　　：　　塗布装置
　　２００　　　：　　光ファイバ
　　２００ａ　　：　　光ファイバの中心
　　３００　　　：　　参考例のリフレクタ
　　３００ａ　　：　　参考例のリフレクタの円弧状の中心
　　３００ｂ　　：　　参考例のリフレクタの反射面
　　　　ｄ１　　：　　第一距離
　　　　ｄ２　　：　　第二距離
 

Claims (7)

  1. 　線材を挿入するための挿入路と、
    　前記挿入路の中心から第一距離だけ偏心した位置を中心とした円弧状を有し、前記挿入路に向かう側の面を反射面とする第一リフレクタと、
    　前記第一リフレクタの開口縁に隣接して配置され、前記挿入路の中心から前記第一距離とは異なる第二距離だけ偏心した位置を中心とした円弧状を有し、前記挿入路に向かう側の面を反射面とする第二リフレクタと、
    　前記挿入路に対して、前記第一リフレクタとは反対側の位置に配置され、前記線材に向けて光を照射する光源とを備えたことを特徴とする光照射装置。
  2. 　前記光源は、複数のＬＥＤ素子で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
  3. 　前記挿入路の中心は、前記第一リフレクタの円弧状の中心、及び前記第二リフレクタの円弧状の中心に対して、前記光源から離れる方向に偏心していることを特徴とする請求項１又は２に記載の光照射装置。
  4. 　前記光源から放射される光に対する透過性を有した材料で構成され、内部に前記挿入路を形成する挿入部を備え、
    　前記挿入部の外周が、前記第一リフレクタの前記反射面に対して、前記第一リフレクタの円弧状の中心に近い側に位置すると共に、前記第二リフレクタの前記反射面に対して、前記第二リフレクタの円弧状の中心に近い側に位置していることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の光照射装置。
  5. 　前記第一リフレクタの前記反射面、及び前記第二リフレクタの前記反射面は、曲面で形成されることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の光照射装置。
  6. 　前記第一リフレクタの前記反射面、及び前記第二リフレクタの前記反射面は、複数の平面が円弧状に配置されることで形成されることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の光照射装置。
  7. 　光照射装置が線材に向けて光を照射する光照射方法であって、
    　前記光照射装置は、
    　円弧状を有し内側に向かう面を反射面とする第一リフレクタと、
    　前記第一リフレクタの開口縁に隣接して配置され、円弧状を有し内側に向かう面を反射面とする第二リフレクタと、
    　前記線材に向けて光を照射する光源と、を備え、
    　前記光照射方法は、
    　前記線材の中心位置が、前記第一リフレクタの前記反射面の中心から第一距離だけ偏心すると共に、前記第二リフレクタの前記反射面の中心から前記第一距離とは異なる第二距離だけ偏心するように、前記第一リフレクタの前記反射面の内側、且つ前記第二リフレクタの前記反射面の内側の領域に前記線材を挿入する工程と、
    　前記線材に対して前記第一リフレクタとは反対側の位置に配置された前記光源から前記線材に向けて光を照射する工程とを含むことを特徴とする光照射方法。
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