光ファイバの製造方法
【課題】樹脂が十分に硬化された良質な被覆を有する光ファイバの製造方法を提供すること。
【解決手段】走行するガラス光ファイバの外周に紫外線硬化型の樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、前記樹脂を塗布した直後のガラス光ファイバを不活性ガス雰囲気下に通過させ、該樹脂の表面近傍に該不活性ガスからなる随伴流を形成する随伴流形成工程と、前記随伴流を伴うガラス光ファイバを、酸素を含むガスを供給した紫外線透過管内に通過させながら、前記随伴流に覆われた樹脂に紫外線を照射して硬化させ、被覆を形成する被覆形成工程と、を含む。
【解決手段】走行するガラス光ファイバの外周に紫外線硬化型の樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、前記樹脂を塗布した直後のガラス光ファイバを不活性ガス雰囲気下に通過させ、該樹脂の表面近傍に該不活性ガスからなる随伴流を形成する随伴流形成工程と、前記随伴流を伴うガラス光ファイバを、酸素を含むガスを供給した紫外線透過管内に通過させながら、前記随伴流に覆われた樹脂に紫外線を照射して硬化させ、被覆を形成する被覆形成工程と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス光ファイバに被覆を形成した光ファイバの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは、ガラスからなる光ファイバ母材の一端を線引炉にて加熱溶融し、この一端からガラス光ファイバを線引きし、線引きしたガラス光ファイバの外周に樹脂からなる被覆を形成することによって製造される。
【０００３】
光ファイバの被覆は、一般的に以下のように形成される。まず、紫外線硬化型樹脂（以下、適宜、樹脂と記載する）が溜められた樹脂塗布ダイスにガラス光ファイバを通過させ、樹脂を塗布する。つぎに、樹脂を塗布したガラス光ファイバを被覆形成装置に通過させる。
【０００４】
被覆形成装置は、たとえば石英ガラスからなり、紫外線を透過する透明管と、この透明管の外周に配置された紫外線源とを備えている。そして、この被覆形成装置の透明管内に、樹脂を塗布したガラス光ファイバを通過させながら、透明管の周囲から紫外線源によって紫外線を照射することによって樹脂を硬化させ、被覆を形成する。
【０００５】
ここで、紫外線硬化型樹脂は、一般に酸素濃度が高い雰囲気下で硬化させると、酸素と反応して硬化が不十分となり、品質の低い被覆となる。これを防ぐために、不活性ガス雰囲気下で樹脂に紫外線を照射する技術が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００６】
一方、樹脂を硬化する工程において、樹脂の一部の成分は、樹脂が硬化する際に発生する反応熱や照射される光エネルギーの吸収による発熱によって揮発し、透明管の内面に付着する。透明管の内面に付着した樹脂成分は、紫外線照射により変質して透明管を曇らせる。すると、この曇りによって樹脂に到達する紫外線の量が減少し、硬化が不十分となり、品質の低い被覆となる。
【０００７】
これを防ぐために、特許文献２には、透明管内においてガラス光ファイバが走行している走行領域に不活性ガスを供給するとともに、透明管内の走行領域の周囲には酸素を含むガスを供給し、不活性ガスの流れと酸素を含むガスの流れとの二層流を形成して、樹脂を十分に硬化させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−２１１５４５号公報
【特許文献２】特開２００５−２２４６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２に開示された方法は、不活性ガスと酸素を含むガスとの二層流を安定して形成するために複雑な装置構成を用いる必要があり、かつ各ガスの流速や排気量を厳密に制御する必要があるという問題がある。また、特許文献２に開示された方法を用いても、透明管内面の曇りは防止されるものの、製造された光ファイバにおいて樹脂の硬化が不十分となる場合があるという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、樹脂が十分に硬化された良質な被覆を有する光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光ファイバの製造方法は、走行するガラス光ファイバの外周に紫外線硬化型の樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、前記樹脂を塗布した直後のガラス光ファイバを不活性ガス雰囲気下に通過させ、該樹脂の表面近傍に該不活性ガスからなる随伴流を形成する随伴流形成工程と、前記随伴流を伴うガラス光ファイバを、酸素を含むガスを供給した紫外線透過管内に通過させながら、前記随伴流に覆われた樹脂に紫外線を照射して硬化させ、被覆を形成する被覆形成工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る光ファイバの製造方法は、上記の発明において、前記ガラス光ファイバの線速を８５０ｍ／ｍｉｎ以上とすることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る光ファイバの製造方法は、前記随伴流形成工程において、前記樹脂を塗布する樹脂塗布装置に連接して設けられた保護管の該樹脂塗布装置側に設けられた不活性ガス供給部から、前記不活性ガスを供給することによって、前記不活性ガス雰囲気を形成し、前記被覆形成工程において、前記不活性ガス供給部と前記紫外線透過管との間に設けられた酸素含有ガス供給部によって、前記紫外線透過管に酸素を含有するガスを供給するとともに、前記保護管に連接して設けられた前記紫外線透過管の外周に配置された紫外光源によって前記紫外線を照射することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る光ファイバの製造方法は、前記随伴流形成工程において、前記樹脂を塗布する樹脂塗布装置に連接して設けられた保護管の該樹脂塗布装置側に設けられた不活性ガス供給部から、前記不活性ガスを供給することによって、前記不活性ガス雰囲気を形成し、前記被覆形成工程において、前記不活性ガス供給部と前記紫外線透過管との間に形成された、外気を導入するための外気導入部によって、前記紫外線透過管に酸素を含有するガスを供給するとともに、前記紫外線透過管の外周に配置された紫外光源によって前記紫外線を照射することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、樹脂を塗布した直後のガラス光ファイバの樹脂の表面近傍に不活性ガスからなる随伴流を形成して樹脂と酸素との反応を防止し、かつ紫外線透過管には酸素を含有するガスを供給して内面の曇りを防止するので、樹脂が十分に硬化された良質な被覆を形成できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施の形態１に係る光ファイバの製造方法の実施に用いる光ファイバの製造装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示す樹脂塗布ダイスおよび被覆形成装置の模式図である。
【図３】図３は、樹脂を塗布したガラス光ファイバを不活性ガス雰囲気下に所定の線速で走行させた後の、ガラスに塗布された樹脂の表面からの距離と、その位置における不活性ガス濃度との関係を示す図である。
【図４】図４は、樹脂塗布ダイスおよび実施の形態２に係る被覆形成装置の模式図である。
【図５】図５は、樹脂塗布ダイスおよび実施の形態３に係る被覆形成装置の模式図である。
【図６】図６は、樹脂塗布ダイスおよび実施の形態４に係る被覆形成装置の模式図である。
【図７】図７は、実施の形態４の構造を有する被覆形成装置を用いて光ファイバの製造を実施した場合の樹脂の硬化性、および透明管の曇りの状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明者らは、特許文献２に開示された方法を用いても、製造された光ファイバにおいて樹脂の硬化が不十分となる場合がある原因は、樹脂を塗布したガラス光ファイバが、樹脂塗布ダイスを送出してから被覆形成装置に進入するまでに、ガラス光ファイバの樹脂の表面近傍に、酸素を含んだ外気を主成分とする随伴流が形成されているためであることを見出した。
【００１８】
このように酸素を含んだ外気を主成分とする随伴流が形成されると、ガラス光ファイバが透明管内へと進入した後も、その周囲は酸素を含んだ外気を主成分とする随伴流に覆われている。このように酸素を含んだ外気を主成分とする随伴流が既に形成されたガラス光ファイバに対して、不活性ガスを供給しても、ガラス光ファイバは酸素を含んだ外気を主成分とする随伴流に覆われたままであり、その樹脂表面近傍を不活性ガス雰囲気とするのは困難である。その結果、樹脂は随伴流に含まれる酸素と反応して、その硬化が不十分となる。
【００１９】
また、たとえばガラス光ファイバに不活性ガスを吹き付けて随伴流を剥ぎ取ろうとしても、そのためには、不活性ガスを多量に吹き付ける必要があるため、走行している光ファイバの線ぶれや断線が発生する原因となるおそれがある。
【００２０】
本発明者らは、上記問題を解決するために、樹脂を塗布した直後のガラス光ファイバを不活性ガス雰囲気下に通過させ、樹脂の表面近傍に不活性ガスからなる随伴流を形成することに想到し、本発明を完成させたものである。
【００２１】
以下に、図面を参照して本発明に係る光ファイバの製造方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光ファイバの製造方法の実施に用いる光ファイバの製造装置の全体構成を示す模式図である。図１に示すように、この製造装置１００は、石英ガラスを主成分とする光ファイバ母材１の一端を加熱溶融するための、ヒータ１１ａを有する線引炉１１と、線引炉１１の下方において、光ファイバ母材１の一端から線引きしたガラス光ファイバ２の通路に配置された、樹脂塗布装置としての樹脂塗布ダイス１２と、被覆形成装置１３と、被覆形成装置１３の下方に配置されたガイドローラ１４、１５および巻取りドラム１６とを備えている。
【００２３】
図２は、図１に示す樹脂塗布ダイス１２および被覆形成装置１３の模式図である。図２に示すように、樹脂塗布ダイス１２は、ガラス光ファイバ２に塗布すべき、２種類の液状の樹脂を供給するための樹脂供給管１２ａ、１２ｂを備えている。また、被覆形成装置１３は、樹脂塗布ダイス１２に連接して設けられた保護管１３１と、保護管１３１に連接して設けられた紫外線透過管としての透明管１３２と、透明管１３２の外周に配置された紫外光源１３３と、透明管１３２および紫外光源１３３を収容保持する筐体１３４とを備えている。
【００２４】
保護管１３１は、漏斗状に形成されたものであり、その材質はたとえばガラス、金属、プラスチック等であるが、特に限定はされない。また、保護管１３１と、樹脂塗布ダイス１２および透明管１３２との間は、大気が侵入しないような密閉構造とされている。また、保護管１３１は、樹脂塗布ダイス１２側に設けられた、保護管１３１内に不活性ガスＧ１を供給するための不活性ガス供給管１３１ａと、不活性ガス供給管１３１ａと透明管１３２との間に設けられ、保護管１３１内を経由して透明管１３２内に酸素を含有するガス（酸素含有ガス）Ｇ２を供給する酸素含有ガス供給管１３１ｂとを有している。不活性ガス供給管１３１ａおよび酸素含有ガス供給管１３１ｂは、それぞれ流量調節器（不図示）を介して、それぞれのガスＧ１、Ｇ２を供給するガス供給源（不図示）に接続している。この流量調節器によって不活性ガスＧ１および酸素含有ガスＧ２の供給量及び流速が制御される。流量調節器は、たとえばマスフローコントローラであるが、調節弁でもよい。なお、不活性ガスＧ１は、たとえば窒素ガスである。また、酸素含有ガスＧ２は、たとえば大気である。
【００２５】
透明管１３２は、たとえば石英ガラス管であるが、硬化型樹脂を硬化させるための紫外線を透過するものであれば特に限定されない。また、紫外光源１３３は、たとえばＵＶランプであるが、紫外線硬化型樹脂を硬化させることができる紫外線を出射できるものであれば特に限定はされない。また、筐体１３４は、紫外線を外部に漏洩させないような材質、構造のものが好ましい。
【００２６】
つぎに、この製造装置１００を用いた、本実施の形態１に係る光ファイバの製造方法について説明する。まず、光ファイバ母材１を線引炉１１にセットする。つぎに、光ファイバ母材１の一端を線引炉１１が有するヒータ１１ａにより加熱溶融し、加熱溶融した一端からガラス光ファイバ２を線引きする。線引きされたガラス光ファイバ２は、下方に走行し、樹脂塗布ダイス１２を通過する。樹脂塗布ダイス１２には、樹脂供給管１２ａ、１２ｂのそれぞれから供給された２種類の樹脂が溜められている。そして、樹脂塗布ダイス１２は、走行し通過するガラス光ファイバ２の外周に樹脂を２層に塗布する。２層の樹脂を塗布されたガラス光ファイバ２ａは、樹脂を塗布された直後に被覆形成装置１３に進入する。
【００２７】
被覆形成装置１３において、ガラス光ファイバ２ａは、はじめに保護管１３１を通過する。ここで、保護管１３１内の、ガラス光ファイバ２ａが樹脂を塗布された直後に通過する領域Ｒは、不活性ガス供給管１３１ａから供給された不活性ガスＧ１により、不活性ガス雰囲気となっている。ガラス光ファイバ２ａをこの不活性ガス雰囲気の領域Ｒに通過させることによって、樹脂の周囲の表面近傍に不活性ガスＧ１からなる随伴流ｆを形成する。
【００２８】
つぎに、ガラス光ファイバ２ａは透明管１３２を通過する。透明管１３２は、透明管１３２の曇りを防止するために、酸素含有ガス供給管１３１ｂから酸素含有ガスＧ２が供給され、内部が酸素含有ガスＧ２の雰囲気となっている。ガラス光ファイバ２ａは、不活性ガスＧ１からなる随伴流ｆを伴って、酸素含有ガス雰囲気の透明管１３２に進入する。この随伴流ｆはガラス光ファイバ２ａから容易には剥ぎ取ることはできないものであるため、透明管１３２内部が酸素含有ガス雰囲気となっていても、ガラス光ファイバ２ａの樹脂は随伴流ｆによって保護され、酸素に触れることが防止される。そして、紫外光源１３３は、透明管１３２を通過するガラス光ファイバ２ａの、随伴流ｆに覆われた２層の樹脂に紫外線を照射して硬化させ、２層の被覆を形成する。このとき、透明管１３２は酸素含有ガス雰囲気によって内面の曇りが防止されているため、樹脂に到達する紫外線の量は十分となる。さらに、樹脂は酸素との反応が防止されているため、十分な量の紫外線によって十分に硬化することとなる。これによって、樹脂が十分に硬化された良質の被覆を有する光ファイバ３が製造される。
【００２９】
つぎに、ガイドローラ１４、１５は、被覆を形成された光ファイバ３をガイドし、最後に巻取りドラム１６がガイドローラ１４、１５によってガイドされた光ファイバ３を巻き取る。なお、ガラス光ファイバ２、２ａ、光ファイバ３の走行速度（線速）は、巻取りドラム１６の回転数を調整することによって制御される。
【００３０】
上記のように、本実施の形態１に係る光ファイバの製造方法によれば、樹脂が十分に硬化された良質な被覆を有する光ファイバ３を製造することができる。特に、本実施の形態１に係る光ファイバの製造方法では、ガラス光ファイバ２ａを不活性ガス雰囲気下に通過させることによって形成される随伴流を積極的に利用しているため、透明管内に２層流を形成させる場合のような複雑な装置構成や各ガスの流速や排気量の厳密な制御が不要でありながら、良質な被覆を形成できるのである。
【００３１】
つぎに、本実施の形態１に係る光ファイバの製造方法において、好ましい不活性ガス、酸素含有ガスの条件、および光ファイバの線速の条件について説明する。
【００３２】
まず、不活性ガスとしては、窒素ガスや、ヘリウムガス、アルゴンガス等の希ガスなどを特に限定無く用いることができる。また、これらの不活性ガスは、純度の高いものの方が好ましいが、樹脂の硬化を阻害しない程度であれば、不純物として酸素を含んでいてもよい。含有される酸素の濃度は、好ましくは２％以下である。また、供給する不活性ガスの流量は、たとえば１〜５０ＳＬＭ程度であり、保護管１３１内に形成する不活性ガス雰囲気の圧力は、たとえば透明管１３２内に形成する酸素含有ガス雰囲気の圧力以上であることが好ましい。
【００３３】
供給する不活性ガスの流量が１ＳＬＭより小さい場合、領域Ｒを完全な不活性ガス雰囲気とすることができず、樹脂の周囲の表面近傍に不活性ガスＧ１からなる随伴流ｆが形成できない場合がある。また供給する不活性ガスの流量が５０ＳＬＭより大きい場合、走行している光ファイバの線ぶれや断線が発生するおそれがある。不活性ガス雰囲気の圧力が酸素含有ガス雰囲気の圧力以下である場合、不活性ガス雰囲気のなかに酸素含有ガスが混入することにより、不活性ガス雰囲気が壊されるため、不活性ガス雰囲気領域Ｒを形成できない場合がある。
【００３４】
また、酸素含有ガスとしては、透明管１３２の内面の曇りを除去可能な濃度で酸素を含有するものであればよく、好ましくは酸素濃度が５％以上のものである。酸素含有ガスとしては、大気、または酸素ガスを用いることができる。また、供給する酸素含有ガスの流量は、たとえば１〜５０ＳＬＭ程度であり、透明管１３２内に形成する酸素含有ガス雰囲気の圧力は、たとえば領域Ｒにおける不活性ガス雰囲気の圧力以下であることが好ましい。
【００３５】
特に、管内の流れの様子を表す無次元数であるレイノルズ数が２４００より小さい場合には、透明管１３２内の流れが層流となり、不活性ガスＧ１からなる随伴流ｆと酸素含有ガスＧ２の層流とから二層流が形成され易くなる。その結果、樹脂が十分に硬化された良質な被覆を有する光ファイバ３がより確実に得られる。したがって、透明管１３２内の流れを表すレイノルズ数が２４００より小さくなるように、各不活性ガスＧ１および酸素含有ガスＧ２の流量ならびに透明管１３７の内径を設定することが好ましい。
【００３６】
つぎに、ガラス光ファイバの線速の条件について説明する。ガラス光ファイバの線速が高速であれば、樹脂を塗布したガラス光ファイバを不活性ガス雰囲気下に走行させたときに、樹脂の周囲にいっそう厚く、剥ぎ取りにくい随伴流が形成されるので好ましい。
【００３７】
図３は、樹脂を塗布したガラス光ファイバを不活性ガス雰囲気下に所定の線速で走行させた後の、ガラスに塗布された樹脂の表面からの距離と、その位置における不活性ガス濃度との関係を示す図である。この図３は、図２における透明管１３２の入口近傍における随伴流を流動解析によって求めたものである。なお、供給する不活性ガスの流量は４０ＳＬＭとし、供給する酸素含有ガスの流量は３５ＳＬＭとして解析を行った。また、透明管の内径はガラス光ファイバの外径と比べて十分大きければよく、例えば直径５ｍｍ以上あればよいので、５ｍｍとして解析を行なった。また、不活性ガスとして窒素ガスを用いた。なお、縦軸は不活性ガスの濃度を相対値で表しており、「０．０」は、その位置において雰囲気中に不活性ガスが存在しないことを意味し、「１．０」は、その位置において雰囲気の１００％が不活性ガスであることを意味している。
【００３８】
図３に示すように、ガラス光ファイバの線速が５００ｍ／ｍｉｎから１７００ｍ／ｍｉｎまで大きくなるにつれて、その周囲に形成される不活性ガスの厚さが増加しており、随伴流がよりいっそう厚く形成されている。特に、線速が８５０ｍ／ｍｉｎ以上になると随伴流が十分に発達しており、この随伴流に酸素含有ガスを吹き付けても容易には剥ぎ取れないと考えられる。すなわち、ガラス光ファイバの線速としては、８５０ｍ／ｍｉｎ以上とすることが好ましい。
【００３９】
（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２〜４として、実施の形態１に係る光ファイバの製造方法において用いることができる被覆形成装置について説明する。図４は、樹脂塗布ダイスおよび本実施の形態２に係る被覆形成装置の模式図である。
【００４０】
図４において、樹脂塗布ダイス１２は、図１に示したものと同一であり、２種類の液状の樹脂を供給するための樹脂供給管１２ａ、１２ｂを備えている。また、本実施の形態２に係る被覆形成装置２３は、図１に示す被覆形成装置１３と比較して、透明管１３２、紫外光源１３３、および筐体１３４は同一であり、保護管１３１を保護管２３１に置き換えた構成を有している。
【００４１】
この保護管２３１は、保護管１３１と同様に、漏斗状に形成されたものである。また、保護管２３１と、樹脂塗布ダイス１２および透明管１３２との間は、大気が侵入しないような密閉構造とされている。また、保護管２３１は、それぞれ流量調節器を介してガス供給源（いずれも不図示）に接続した、不活性ガス供給管２３１ａと酸素含有ガス供給管２３１ｂとを有している。さらに、保護管２３１は、不活性ガス供給管２３１ａと酸素含有ガス供給管２３１ｂとの間の位置に、内周にわたって設けられた邪魔板２３１ｃを有している。邪魔板２３１ｃの形状はたとえば中心部にガラス光ファイバ用の挿通孔を有する円板状である。
【００４２】
この被覆形成装置２３では、邪魔板２３１ｃの存在によって、保護管２３１内においてガラス光ファイバが樹脂を塗布された直後に通過する不活性ガス雰囲気の領域Ｒの内圧が高くなるので、この領域Ｒに酸素含有ガスや大気が混入しにくくなる。その結果、樹脂の周囲の表面近傍に不活性ガスからなる随伴流がさらに確実に厚く形成されるので、樹脂をさらに確実に硬化させることができる。
【００４３】
（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３に係る被覆形成装置について説明する。図５は、樹脂塗布ダイスおよび本実施の形態３に係る被覆形成装置の模式図である。
【００４４】
図５において、樹脂塗布ダイス１２は、図１に示したものと同一であり、樹脂供給管１２ａ、１２ｂを備えている。また、本実施の形態３に係る被覆形成装置３３は、図１に示す被覆形成装置１３と比較して、透明管１３２、紫外光源１３３、および筐体１３４は同一であり、保護管１３１を保護管３３１に置き換えた構成を有している。
【００４５】
この保護管３３１は、保護管１３１と同様に、漏斗状に形成されたものである。また、保護管３３１は、樹脂塗布ダイス１２側に設けられ、流量調節器を介してガス供給源（いずれも不図示）に接続する不活性ガス供給管３３１ａを有している。ここで、保護管３３１と樹脂塗布ダイス１２との間は、外気が侵入しないような密閉構造とされている。これに対して、保護管３３１と透明管１３２との間には空隙Ｇが形成されている。さらに、透明管１３２の下端は排気管３３５ａが設けられた封止部材３３５によって封止されている。また排気管３３５ａは調整弁を介して吸気ポンプ（いずれも不図示）に接続している。
【００４６】
この被覆形成装置３３を使用する場合、樹脂塗布ダイス１２によって樹脂を塗布されたガラス光ファイバ２ａは、はじめに保護管３３１を通過する。保護管３３１内の、ガラス光ファイバ２ａが樹脂を塗布された直後に通過する領域Ｒは、不活性ガス供給管３３１ａから供給された不活性ガスＧ１により、不活性ガス雰囲気となっている。ガラス光ファイバ２ａをこの領域Ｒに通過させることによって、樹脂の周囲の表面近傍に不活性ガスＧ１からなる随伴流ｆを形成する。
【００４７】
一方、調整弁で流量を調整しながら、吸気ポンプによって排気管３３５ａから透明管１３２内のガスＧ３を排気し、透明管１３２内を負圧にすることによって、空隙Ｇから酸素を含有する大気Ｇ４が吸気される。その結果、透明管１３２の内部は大気Ｇ４の雰囲気となる。なお、空隙Ｇから透明管１３２内に吸気される大気Ｇ４の量、あるいは内圧は、空隙Ｇの幅と排気管３３５ａからのガスＧ３の排気量により決まる。
【００４８】
この場合においても、透明管１３７内の流れを表すレイノルズ数が２４００より小さくなるように、不活性ガスＧ１の流量、透明管１３２の内径、空隙Ｇの幅、および排気管３３５ａからのガスＧ３の排気量を設定することが好ましい。
【００４９】
そして、この状態で、不活性ガスＧ１からなる随伴流ｆを伴ったガラス光ファイバ２ａを透明管１３２に進入させる。すると、ガラス光ファイバ２ａの樹脂は随伴流ｆによって酸素に触れることが防止され、かつ透明管１３２は大気Ｇ４の雰囲気によって内面の曇りが防止されているため、樹脂に到達する紫外線の量は十分となる。その結果、樹脂が十分に硬化された良質の被覆を有する光ファイバ３が製造される。
【００５０】
（実施の形態４）
つぎに、本発明の実施の形態４に係る被覆形成装置について説明する。図６は、樹脂塗布ダイスおよび本実施の形態４に係る被覆形成装置の模式図である。
【００５１】
図６において、樹脂塗布ダイス１２は、図５に示したものと同一であり、樹脂供給管１２ａ、１２ｂを備えている。また、本実施の形態３に係る被覆形成装置４３は、図５に示す被覆形成装置３３と比較して、透明管１３２、紫外光源１３３、および筐体１３４は同一であり、保護管３３１を保護管４３１に置き換えた構成を有している。
【００５２】
この保護管４３１は、保護管３３１と同様に、漏斗状に形成されたものであり、不活性ガス供給管４３１ａを有している。また、保護管４３１と樹脂塗布ダイス１２との間は、外気が侵入しないような密閉構造とされており、保護管４３１と透明管１３２との間には空隙Ｇが形成されている。さらに、保護管４３１は、その下端の位置に、内周にわたって設けられた邪魔板４３１ｃを有している。邪魔板４３１ｃの形状はたとえば中心部にガラス光ファイバ用の挿通孔を有する円板状である。また、透明管１３２の下端は排気管３３５ａが設けられた封止部材３３５によって封止されており、排気管３３５ａは調整弁を介して吸気ポンプ（いずれも不図示）に接続している。
【００５３】
この被覆形成装置４３では、邪魔板４３１ｃの存在によって、保護管４３１内においてガラス光ファイバが樹脂を塗布された直後に通過する不活性ガス雰囲気の領域Ｒの内圧が高くなるので、この領域Ｒに酸素含有ガスや大気が混入しにくくなる。その結果、樹脂の周囲の表面近傍に不活性ガスからなる随伴流がさらに確実に厚く形成されるので、樹脂をさらに確実に硬化させることができる。
【００５４】
（実施例）
つぎに、図６に示す実施の形態４の構造を有する被覆形成装置を光ファイバの製造装置に用いて、ガラス光ファイバの線速を様々な値として光ファイバの製造を行なった。ここで、不活性ガスとしては純度が９９．９％の窒素ガスを用いた。また、保護管へ供給する窒素ガスの流量を３５ＳＬＭとした。また、保護管と透明管との間の間隙の幅を４０ｍｍとし、排気管における排気圧を０．０８ｋＰａに制御した。
【００５５】
図７は、実施の形態４の構造を有する被覆形成装置を用いて光ファイバの製造を実施した場合の樹脂の硬化性、および透明管の曇りの状態を示す図である。なお、樹脂の硬化性については、被覆された光ファイバが断線せず巻取りドラムに巻き取られた場合を「○」と判定し、ガイドローラまたは巻取りドラムにおいて断線が発生した場合を「×」と判定した。また、透明管の曇りの状態については、目視により曇りの有無を判定した。
【００５６】
図７に示すように、ガラス光ファイバの線速が８５０、１０００、１７００ｍ／ｍｉｎのいずれの場合においても、透明管の曇りは生じなかった。一方、樹脂の硬化性についても、ガイドローラおよび巻取りドラムにおいて断線は発生せず、製造された光ファイバの被覆を確認したところ十分に硬化したものであった。
【００５７】
ところで、この実施例では、ガラス光ファイバの線速が８５０ｍ／ｍｉｎ以上の場合について示している。しかしながら、ガラス光ファイバの線速が８５０ｍ／ｍｉｎより小さく、たとえば５００ｍ／ｍｉｎ程度であっても、その線速に応じて保護管へ供給する窒素ガスの流量を増加させる等の制御によって、ガラス光ファイバの樹脂の周囲の表面近傍に窒素ガスからなる随伴流を形成でき、本発明の効果を奏するものとなる。
【００５８】
特に、管内の流れの様子を表す無次元数であるレイノルズ数が２４００より小さい場合には、透明管内の流れが層流となり、不活性ガスからなる随伴流と酸素含有ガスの層流とから二層流が形成され易くなる。その結果、樹脂が十分に硬化された良質な被覆を有する光ファイバがより確実に得られる。したがって、透明管内の流れを表すレイノルズ数が２４００より小さくなるように、各ガスの流量、透明管の内径、空隙の幅、および排気管からの排気量を設定することが好ましい。また、これらの条件の設定は、ガラス光ファイバの線速に応じて調整してもよい。
【００５９】
なお、上記実施の形態３、４に係る被覆形成装置は、排気管等の吸気機構を備えており、透明管の内部を負圧として大気を吸気するものであるが、ガラス光ファイバの線速が十分に速い場合は、ガラス光ファイバの走行によって透明管内に、或る程度の大気が巻き込まれるので、排気管等の吸気機構を設けなくてもよい。
【００６０】
また、上記実施の形態３、４に係る被覆形成装置は、外気導入部として、保護管と透明管との間に空隙を設けたものであるが、このように空隙を設けず、保護管と透明管との間は密閉構造とし、保護管として、不活性ガス供給部の下部に外気導入孔を形成したものを用いてもよい。
【００６１】
また、上記各実施の形態における樹脂塗布ダイスは、樹脂を２層に塗布することができる構成のものである。樹脂を１層だけ塗布することができる樹脂塗布ダイスを用いて２層の被覆を形成する場合には、たとえば図２に示すような樹脂塗布ダイスと被覆形成装置との組み合わせを、ガラス光ファイバの通路に２組直列に配置し、順次樹脂の塗布と被覆の形成とを行なえばよい。
【００６２】
また、上記各実施の形態により本発明が限定されるものではない。上記各実施形態の各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 光ファイバ母材
２、２ａ ガラス光ファイバ
３ 光ファイバ
１１ 線引炉
１１ａ ヒータ
１２ 樹脂塗布ダイス
１２ａ、１２ｂ 樹脂供給管
１３〜４３ 被覆形成装置
１４、１５ ガイドローラ
１６ 巻取りドラム
１００ 製造装置
１３１〜４３１ 保護管
１３１ａ〜４３１ａ 不活性ガス供給管
１３１ｂ、２３１ｂ 酸素含有ガス供給管
１３２ 透明管
１３３ 紫外光源
１３４ 筐体
２３１ｃ、４３１ｃ 邪魔板
３３５ 封止部材
３３５ａ 排気管
ｆ 随伴流
Ｇ 空隙
Ｇ１ 不活性ガス
Ｇ２ 酸素含有ガス
Ｇ３ ガス
Ｇ４ 大気
Ｒ 領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス光ファイバに被覆を形成した光ファイバの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは、ガラスからなる光ファイバ母材の一端を線引炉にて加熱溶融し、この一端からガラス光ファイバを線引きし、線引きしたガラス光ファイバの外周に樹脂からなる被覆を形成することによって製造される。
【０００３】
光ファイバの被覆は、一般的に以下のように形成される。まず、紫外線硬化型樹脂（以下、適宜、樹脂と記載する）が溜められた樹脂塗布ダイスにガラス光ファイバを通過させ、樹脂を塗布する。つぎに、樹脂を塗布したガラス光ファイバを被覆形成装置に通過させる。
【０００４】
被覆形成装置は、たとえば石英ガラスからなり、紫外線を透過する透明管と、この透明管の外周に配置された紫外線源とを備えている。そして、この被覆形成装置の透明管内に、樹脂を塗布したガラス光ファイバを通過させながら、透明管の周囲から紫外線源によって紫外線を照射することによって樹脂を硬化させ、被覆を形成する。
【０００５】
ここで、紫外線硬化型樹脂は、一般に酸素濃度が高い雰囲気下で硬化させると、酸素と反応して硬化が不十分となり、品質の低い被覆となる。これを防ぐために、不活性ガス雰囲気下で樹脂に紫外線を照射する技術が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００６】
一方、樹脂を硬化する工程において、樹脂の一部の成分は、樹脂が硬化する際に発生する反応熱や照射される光エネルギーの吸収による発熱によって揮発し、透明管の内面に付着する。透明管の内面に付着した樹脂成分は、紫外線照射により変質して透明管を曇らせる。すると、この曇りによって樹脂に到達する紫外線の量が減少し、硬化が不十分となり、品質の低い被覆となる。
【０００７】
これを防ぐために、特許文献２には、透明管内においてガラス光ファイバが走行している走行領域に不活性ガスを供給するとともに、透明管内の走行領域の周囲には酸素を含むガスを供給し、不活性ガスの流れと酸素を含むガスの流れとの二層流を形成して、樹脂を十分に硬化させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−２１１５４５号公報
【特許文献２】特開２００５−２２４６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２に開示された方法は、不活性ガスと酸素を含むガスとの二層流を安定して形成するために複雑な装置構成を用いる必要があり、かつ各ガスの流速や排気量を厳密に制御する必要があるという問題がある。また、特許文献２に開示された方法を用いても、透明管内面の曇りは防止されるものの、製造された光ファイバにおいて樹脂の硬化が不十分となる場合があるという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、樹脂が十分に硬化された良質な被覆を有する光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光ファイバの製造方法は、走行するガラス光ファイバの外周に紫外線硬化型の樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、前記樹脂を塗布した直後のガラス光ファイバを不活性ガス雰囲気下に通過させ、該樹脂の表面近傍に該不活性ガスからなる随伴流を形成する随伴流形成工程と、前記随伴流を伴うガラス光ファイバを、酸素を含むガスを供給した紫外線透過管内に通過させながら、前記随伴流に覆われた樹脂に紫外線を照射して硬化させ、被覆を形成する被覆形成工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る光ファイバの製造方法は、上記の発明において、前記ガラス光ファイバの線速を８５０ｍ／ｍｉｎ以上とすることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る光ファイバの製造方法は、前記随伴流形成工程において、前記樹脂を塗布する樹脂塗布装置に連接して設けられた保護管の該樹脂塗布装置側に設けられた不活性ガス供給部から、前記不活性ガスを供給することによって、前記不活性ガス雰囲気を形成し、前記被覆形成工程において、前記不活性ガス供給部と前記紫外線透過管との間に設けられた酸素含有ガス供給部によって、前記紫外線透過管に酸素を含有するガスを供給するとともに、前記保護管に連接して設けられた前記紫外線透過管の外周に配置された紫外光源によって前記紫外線を照射することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る光ファイバの製造方法は、前記随伴流形成工程において、前記樹脂を塗布する樹脂塗布装置に連接して設けられた保護管の該樹脂塗布装置側に設けられた不活性ガス供給部から、前記不活性ガスを供給することによって、前記不活性ガス雰囲気を形成し、前記被覆形成工程において、前記不活性ガス供給部と前記紫外線透過管との間に形成された、外気を導入するための外気導入部によって、前記紫外線透過管に酸素を含有するガスを供給するとともに、前記紫外線透過管の外周に配置された紫外光源によって前記紫外線を照射することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、樹脂を塗布した直後のガラス光ファイバの樹脂の表面近傍に不活性ガスからなる随伴流を形成して樹脂と酸素との反応を防止し、かつ紫外線透過管には酸素を含有するガスを供給して内面の曇りを防止するので、樹脂が十分に硬化された良質な被覆を形成できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施の形態１に係る光ファイバの製造方法の実施に用いる光ファイバの製造装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示す樹脂塗布ダイスおよび被覆形成装置の模式図である。
【図３】図３は、樹脂を塗布したガラス光ファイバを不活性ガス雰囲気下に所定の線速で走行させた後の、ガラスに塗布された樹脂の表面からの距離と、その位置における不活性ガス濃度との関係を示す図である。
【図４】図４は、樹脂塗布ダイスおよび実施の形態２に係る被覆形成装置の模式図である。
【図５】図５は、樹脂塗布ダイスおよび実施の形態３に係る被覆形成装置の模式図である。
【図６】図６は、樹脂塗布ダイスおよび実施の形態４に係る被覆形成装置の模式図である。
【図７】図７は、実施の形態４の構造を有する被覆形成装置を用いて光ファイバの製造を実施した場合の樹脂の硬化性、および透明管の曇りの状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明者らは、特許文献２に開示された方法を用いても、製造された光ファイバにおいて樹脂の硬化が不十分となる場合がある原因は、樹脂を塗布したガラス光ファイバが、樹脂塗布ダイスを送出してから被覆形成装置に進入するまでに、ガラス光ファイバの樹脂の表面近傍に、酸素を含んだ外気を主成分とする随伴流が形成されているためであることを見出した。
【００１８】
このように酸素を含んだ外気を主成分とする随伴流が形成されると、ガラス光ファイバが透明管内へと進入した後も、その周囲は酸素を含んだ外気を主成分とする随伴流に覆われている。このように酸素を含んだ外気を主成分とする随伴流が既に形成されたガラス光ファイバに対して、不活性ガスを供給しても、ガラス光ファイバは酸素を含んだ外気を主成分とする随伴流に覆われたままであり、その樹脂表面近傍を不活性ガス雰囲気とするのは困難である。その結果、樹脂は随伴流に含まれる酸素と反応して、その硬化が不十分となる。
【００１９】
また、たとえばガラス光ファイバに不活性ガスを吹き付けて随伴流を剥ぎ取ろうとしても、そのためには、不活性ガスを多量に吹き付ける必要があるため、走行している光ファイバの線ぶれや断線が発生する原因となるおそれがある。
【００２０】
本発明者らは、上記問題を解決するために、樹脂を塗布した直後のガラス光ファイバを不活性ガス雰囲気下に通過させ、樹脂の表面近傍に不活性ガスからなる随伴流を形成することに想到し、本発明を完成させたものである。
【００２１】
以下に、図面を参照して本発明に係る光ファイバの製造方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光ファイバの製造方法の実施に用いる光ファイバの製造装置の全体構成を示す模式図である。図１に示すように、この製造装置１００は、石英ガラスを主成分とする光ファイバ母材１の一端を加熱溶融するための、ヒータ１１ａを有する線引炉１１と、線引炉１１の下方において、光ファイバ母材１の一端から線引きしたガラス光ファイバ２の通路に配置された、樹脂塗布装置としての樹脂塗布ダイス１２と、被覆形成装置１３と、被覆形成装置１３の下方に配置されたガイドローラ１４、１５および巻取りドラム１６とを備えている。
【００２３】
図２は、図１に示す樹脂塗布ダイス１２および被覆形成装置１３の模式図である。図２に示すように、樹脂塗布ダイス１２は、ガラス光ファイバ２に塗布すべき、２種類の液状の樹脂を供給するための樹脂供給管１２ａ、１２ｂを備えている。また、被覆形成装置１３は、樹脂塗布ダイス１２に連接して設けられた保護管１３１と、保護管１３１に連接して設けられた紫外線透過管としての透明管１３２と、透明管１３２の外周に配置された紫外光源１３３と、透明管１３２および紫外光源１３３を収容保持する筐体１３４とを備えている。
【００２４】
保護管１３１は、漏斗状に形成されたものであり、その材質はたとえばガラス、金属、プラスチック等であるが、特に限定はされない。また、保護管１３１と、樹脂塗布ダイス１２および透明管１３２との間は、大気が侵入しないような密閉構造とされている。また、保護管１３１は、樹脂塗布ダイス１２側に設けられた、保護管１３１内に不活性ガスＧ１を供給するための不活性ガス供給管１３１ａと、不活性ガス供給管１３１ａと透明管１３２との間に設けられ、保護管１３１内を経由して透明管１３２内に酸素を含有するガス（酸素含有ガス）Ｇ２を供給する酸素含有ガス供給管１３１ｂとを有している。不活性ガス供給管１３１ａおよび酸素含有ガス供給管１３１ｂは、それぞれ流量調節器（不図示）を介して、それぞれのガスＧ１、Ｇ２を供給するガス供給源（不図示）に接続している。この流量調節器によって不活性ガスＧ１および酸素含有ガスＧ２の供給量及び流速が制御される。流量調節器は、たとえばマスフローコントローラであるが、調節弁でもよい。なお、不活性ガスＧ１は、たとえば窒素ガスである。また、酸素含有ガスＧ２は、たとえば大気である。
【００２５】
透明管１３２は、たとえば石英ガラス管であるが、硬化型樹脂を硬化させるための紫外線を透過するものであれば特に限定されない。また、紫外光源１３３は、たとえばＵＶランプであるが、紫外線硬化型樹脂を硬化させることができる紫外線を出射できるものであれば特に限定はされない。また、筐体１３４は、紫外線を外部に漏洩させないような材質、構造のものが好ましい。
【００２６】
つぎに、この製造装置１００を用いた、本実施の形態１に係る光ファイバの製造方法について説明する。まず、光ファイバ母材１を線引炉１１にセットする。つぎに、光ファイバ母材１の一端を線引炉１１が有するヒータ１１ａにより加熱溶融し、加熱溶融した一端からガラス光ファイバ２を線引きする。線引きされたガラス光ファイバ２は、下方に走行し、樹脂塗布ダイス１２を通過する。樹脂塗布ダイス１２には、樹脂供給管１２ａ、１２ｂのそれぞれから供給された２種類の樹脂が溜められている。そして、樹脂塗布ダイス１２は、走行し通過するガラス光ファイバ２の外周に樹脂を２層に塗布する。２層の樹脂を塗布されたガラス光ファイバ２ａは、樹脂を塗布された直後に被覆形成装置１３に進入する。
【００２７】
被覆形成装置１３において、ガラス光ファイバ２ａは、はじめに保護管１３１を通過する。ここで、保護管１３１内の、ガラス光ファイバ２ａが樹脂を塗布された直後に通過する領域Ｒは、不活性ガス供給管１３１ａから供給された不活性ガスＧ１により、不活性ガス雰囲気となっている。ガラス光ファイバ２ａをこの不活性ガス雰囲気の領域Ｒに通過させることによって、樹脂の周囲の表面近傍に不活性ガスＧ１からなる随伴流ｆを形成する。
【００２８】
つぎに、ガラス光ファイバ２ａは透明管１３２を通過する。透明管１３２は、透明管１３２の曇りを防止するために、酸素含有ガス供給管１３１ｂから酸素含有ガスＧ２が供給され、内部が酸素含有ガスＧ２の雰囲気となっている。ガラス光ファイバ２ａは、不活性ガスＧ１からなる随伴流ｆを伴って、酸素含有ガス雰囲気の透明管１３２に進入する。この随伴流ｆはガラス光ファイバ２ａから容易には剥ぎ取ることはできないものであるため、透明管１３２内部が酸素含有ガス雰囲気となっていても、ガラス光ファイバ２ａの樹脂は随伴流ｆによって保護され、酸素に触れることが防止される。そして、紫外光源１３３は、透明管１３２を通過するガラス光ファイバ２ａの、随伴流ｆに覆われた２層の樹脂に紫外線を照射して硬化させ、２層の被覆を形成する。このとき、透明管１３２は酸素含有ガス雰囲気によって内面の曇りが防止されているため、樹脂に到達する紫外線の量は十分となる。さらに、樹脂は酸素との反応が防止されているため、十分な量の紫外線によって十分に硬化することとなる。これによって、樹脂が十分に硬化された良質の被覆を有する光ファイバ３が製造される。
【００２９】
つぎに、ガイドローラ１４、１５は、被覆を形成された光ファイバ３をガイドし、最後に巻取りドラム１６がガイドローラ１４、１５によってガイドされた光ファイバ３を巻き取る。なお、ガラス光ファイバ２、２ａ、光ファイバ３の走行速度（線速）は、巻取りドラム１６の回転数を調整することによって制御される。
【００３０】
上記のように、本実施の形態１に係る光ファイバの製造方法によれば、樹脂が十分に硬化された良質な被覆を有する光ファイバ３を製造することができる。特に、本実施の形態１に係る光ファイバの製造方法では、ガラス光ファイバ２ａを不活性ガス雰囲気下に通過させることによって形成される随伴流を積極的に利用しているため、透明管内に２層流を形成させる場合のような複雑な装置構成や各ガスの流速や排気量の厳密な制御が不要でありながら、良質な被覆を形成できるのである。
【００３１】
つぎに、本実施の形態１に係る光ファイバの製造方法において、好ましい不活性ガス、酸素含有ガスの条件、および光ファイバの線速の条件について説明する。
【００３２】
まず、不活性ガスとしては、窒素ガスや、ヘリウムガス、アルゴンガス等の希ガスなどを特に限定無く用いることができる。また、これらの不活性ガスは、純度の高いものの方が好ましいが、樹脂の硬化を阻害しない程度であれば、不純物として酸素を含んでいてもよい。含有される酸素の濃度は、好ましくは２％以下である。また、供給する不活性ガスの流量は、たとえば１〜５０ＳＬＭ程度であり、保護管１３１内に形成する不活性ガス雰囲気の圧力は、たとえば透明管１３２内に形成する酸素含有ガス雰囲気の圧力以上であることが好ましい。
【００３３】
供給する不活性ガスの流量が１ＳＬＭより小さい場合、領域Ｒを完全な不活性ガス雰囲気とすることができず、樹脂の周囲の表面近傍に不活性ガスＧ１からなる随伴流ｆが形成できない場合がある。また供給する不活性ガスの流量が５０ＳＬＭより大きい場合、走行している光ファイバの線ぶれや断線が発生するおそれがある。不活性ガス雰囲気の圧力が酸素含有ガス雰囲気の圧力以下である場合、不活性ガス雰囲気のなかに酸素含有ガスが混入することにより、不活性ガス雰囲気が壊されるため、不活性ガス雰囲気領域Ｒを形成できない場合がある。
【００３４】
また、酸素含有ガスとしては、透明管１３２の内面の曇りを除去可能な濃度で酸素を含有するものであればよく、好ましくは酸素濃度が５％以上のものである。酸素含有ガスとしては、大気、または酸素ガスを用いることができる。また、供給する酸素含有ガスの流量は、たとえば１〜５０ＳＬＭ程度であり、透明管１３２内に形成する酸素含有ガス雰囲気の圧力は、たとえば領域Ｒにおける不活性ガス雰囲気の圧力以下であることが好ましい。
【００３５】
特に、管内の流れの様子を表す無次元数であるレイノルズ数が２４００より小さい場合には、透明管１３２内の流れが層流となり、不活性ガスＧ１からなる随伴流ｆと酸素含有ガスＧ２の層流とから二層流が形成され易くなる。その結果、樹脂が十分に硬化された良質な被覆を有する光ファイバ３がより確実に得られる。したがって、透明管１３２内の流れを表すレイノルズ数が２４００より小さくなるように、各不活性ガスＧ１および酸素含有ガスＧ２の流量ならびに透明管１３７の内径を設定することが好ましい。
【００３６】
つぎに、ガラス光ファイバの線速の条件について説明する。ガラス光ファイバの線速が高速であれば、樹脂を塗布したガラス光ファイバを不活性ガス雰囲気下に走行させたときに、樹脂の周囲にいっそう厚く、剥ぎ取りにくい随伴流が形成されるので好ましい。
【００３７】
図３は、樹脂を塗布したガラス光ファイバを不活性ガス雰囲気下に所定の線速で走行させた後の、ガラスに塗布された樹脂の表面からの距離と、その位置における不活性ガス濃度との関係を示す図である。この図３は、図２における透明管１３２の入口近傍における随伴流を流動解析によって求めたものである。なお、供給する不活性ガスの流量は４０ＳＬＭとし、供給する酸素含有ガスの流量は３５ＳＬＭとして解析を行った。また、透明管の内径はガラス光ファイバの外径と比べて十分大きければよく、例えば直径５ｍｍ以上あればよいので、５ｍｍとして解析を行なった。また、不活性ガスとして窒素ガスを用いた。なお、縦軸は不活性ガスの濃度を相対値で表しており、「０．０」は、その位置において雰囲気中に不活性ガスが存在しないことを意味し、「１．０」は、その位置において雰囲気の１００％が不活性ガスであることを意味している。
【００３８】
図３に示すように、ガラス光ファイバの線速が５００ｍ／ｍｉｎから１７００ｍ／ｍｉｎまで大きくなるにつれて、その周囲に形成される不活性ガスの厚さが増加しており、随伴流がよりいっそう厚く形成されている。特に、線速が８５０ｍ／ｍｉｎ以上になると随伴流が十分に発達しており、この随伴流に酸素含有ガスを吹き付けても容易には剥ぎ取れないと考えられる。すなわち、ガラス光ファイバの線速としては、８５０ｍ／ｍｉｎ以上とすることが好ましい。
【００３９】
（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２〜４として、実施の形態１に係る光ファイバの製造方法において用いることができる被覆形成装置について説明する。図４は、樹脂塗布ダイスおよび本実施の形態２に係る被覆形成装置の模式図である。
【００４０】
図４において、樹脂塗布ダイス１２は、図１に示したものと同一であり、２種類の液状の樹脂を供給するための樹脂供給管１２ａ、１２ｂを備えている。また、本実施の形態２に係る被覆形成装置２３は、図１に示す被覆形成装置１３と比較して、透明管１３２、紫外光源１３３、および筐体１３４は同一であり、保護管１３１を保護管２３１に置き換えた構成を有している。
【００４１】
この保護管２３１は、保護管１３１と同様に、漏斗状に形成されたものである。また、保護管２３１と、樹脂塗布ダイス１２および透明管１３２との間は、大気が侵入しないような密閉構造とされている。また、保護管２３１は、それぞれ流量調節器を介してガス供給源（いずれも不図示）に接続した、不活性ガス供給管２３１ａと酸素含有ガス供給管２３１ｂとを有している。さらに、保護管２３１は、不活性ガス供給管２３１ａと酸素含有ガス供給管２３１ｂとの間の位置に、内周にわたって設けられた邪魔板２３１ｃを有している。邪魔板２３１ｃの形状はたとえば中心部にガラス光ファイバ用の挿通孔を有する円板状である。
【００４２】
この被覆形成装置２３では、邪魔板２３１ｃの存在によって、保護管２３１内においてガラス光ファイバが樹脂を塗布された直後に通過する不活性ガス雰囲気の領域Ｒの内圧が高くなるので、この領域Ｒに酸素含有ガスや大気が混入しにくくなる。その結果、樹脂の周囲の表面近傍に不活性ガスからなる随伴流がさらに確実に厚く形成されるので、樹脂をさらに確実に硬化させることができる。
【００４３】
（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３に係る被覆形成装置について説明する。図５は、樹脂塗布ダイスおよび本実施の形態３に係る被覆形成装置の模式図である。
【００４４】
図５において、樹脂塗布ダイス１２は、図１に示したものと同一であり、樹脂供給管１２ａ、１２ｂを備えている。また、本実施の形態３に係る被覆形成装置３３は、図１に示す被覆形成装置１３と比較して、透明管１３２、紫外光源１３３、および筐体１３４は同一であり、保護管１３１を保護管３３１に置き換えた構成を有している。
【００４５】
この保護管３３１は、保護管１３１と同様に、漏斗状に形成されたものである。また、保護管３３１は、樹脂塗布ダイス１２側に設けられ、流量調節器を介してガス供給源（いずれも不図示）に接続する不活性ガス供給管３３１ａを有している。ここで、保護管３３１と樹脂塗布ダイス１２との間は、外気が侵入しないような密閉構造とされている。これに対して、保護管３３１と透明管１３２との間には空隙Ｇが形成されている。さらに、透明管１３２の下端は排気管３３５ａが設けられた封止部材３３５によって封止されている。また排気管３３５ａは調整弁を介して吸気ポンプ（いずれも不図示）に接続している。
【００４６】
この被覆形成装置３３を使用する場合、樹脂塗布ダイス１２によって樹脂を塗布されたガラス光ファイバ２ａは、はじめに保護管３３１を通過する。保護管３３１内の、ガラス光ファイバ２ａが樹脂を塗布された直後に通過する領域Ｒは、不活性ガス供給管３３１ａから供給された不活性ガスＧ１により、不活性ガス雰囲気となっている。ガラス光ファイバ２ａをこの領域Ｒに通過させることによって、樹脂の周囲の表面近傍に不活性ガスＧ１からなる随伴流ｆを形成する。
【００４７】
一方、調整弁で流量を調整しながら、吸気ポンプによって排気管３３５ａから透明管１３２内のガスＧ３を排気し、透明管１３２内を負圧にすることによって、空隙Ｇから酸素を含有する大気Ｇ４が吸気される。その結果、透明管１３２の内部は大気Ｇ４の雰囲気となる。なお、空隙Ｇから透明管１３２内に吸気される大気Ｇ４の量、あるいは内圧は、空隙Ｇの幅と排気管３３５ａからのガスＧ３の排気量により決まる。
【００４８】
この場合においても、透明管１３７内の流れを表すレイノルズ数が２４００より小さくなるように、不活性ガスＧ１の流量、透明管１３２の内径、空隙Ｇの幅、および排気管３３５ａからのガスＧ３の排気量を設定することが好ましい。
【００４９】
そして、この状態で、不活性ガスＧ１からなる随伴流ｆを伴ったガラス光ファイバ２ａを透明管１３２に進入させる。すると、ガラス光ファイバ２ａの樹脂は随伴流ｆによって酸素に触れることが防止され、かつ透明管１３２は大気Ｇ４の雰囲気によって内面の曇りが防止されているため、樹脂に到達する紫外線の量は十分となる。その結果、樹脂が十分に硬化された良質の被覆を有する光ファイバ３が製造される。
【００５０】
（実施の形態４）
つぎに、本発明の実施の形態４に係る被覆形成装置について説明する。図６は、樹脂塗布ダイスおよび本実施の形態４に係る被覆形成装置の模式図である。
【００５１】
図６において、樹脂塗布ダイス１２は、図５に示したものと同一であり、樹脂供給管１２ａ、１２ｂを備えている。また、本実施の形態３に係る被覆形成装置４３は、図５に示す被覆形成装置３３と比較して、透明管１３２、紫外光源１３３、および筐体１３４は同一であり、保護管３３１を保護管４３１に置き換えた構成を有している。
【００５２】
この保護管４３１は、保護管３３１と同様に、漏斗状に形成されたものであり、不活性ガス供給管４３１ａを有している。また、保護管４３１と樹脂塗布ダイス１２との間は、外気が侵入しないような密閉構造とされており、保護管４３１と透明管１３２との間には空隙Ｇが形成されている。さらに、保護管４３１は、その下端の位置に、内周にわたって設けられた邪魔板４３１ｃを有している。邪魔板４３１ｃの形状はたとえば中心部にガラス光ファイバ用の挿通孔を有する円板状である。また、透明管１３２の下端は排気管３３５ａが設けられた封止部材３３５によって封止されており、排気管３３５ａは調整弁を介して吸気ポンプ（いずれも不図示）に接続している。
【００５３】
この被覆形成装置４３では、邪魔板４３１ｃの存在によって、保護管４３１内においてガラス光ファイバが樹脂を塗布された直後に通過する不活性ガス雰囲気の領域Ｒの内圧が高くなるので、この領域Ｒに酸素含有ガスや大気が混入しにくくなる。その結果、樹脂の周囲の表面近傍に不活性ガスからなる随伴流がさらに確実に厚く形成されるので、樹脂をさらに確実に硬化させることができる。
【００５４】
（実施例）
つぎに、図６に示す実施の形態４の構造を有する被覆形成装置を光ファイバの製造装置に用いて、ガラス光ファイバの線速を様々な値として光ファイバの製造を行なった。ここで、不活性ガスとしては純度が９９．９％の窒素ガスを用いた。また、保護管へ供給する窒素ガスの流量を３５ＳＬＭとした。また、保護管と透明管との間の間隙の幅を４０ｍｍとし、排気管における排気圧を０．０８ｋＰａに制御した。
【００５５】
図７は、実施の形態４の構造を有する被覆形成装置を用いて光ファイバの製造を実施した場合の樹脂の硬化性、および透明管の曇りの状態を示す図である。なお、樹脂の硬化性については、被覆された光ファイバが断線せず巻取りドラムに巻き取られた場合を「○」と判定し、ガイドローラまたは巻取りドラムにおいて断線が発生した場合を「×」と判定した。また、透明管の曇りの状態については、目視により曇りの有無を判定した。
【００５６】
図７に示すように、ガラス光ファイバの線速が８５０、１０００、１７００ｍ／ｍｉｎのいずれの場合においても、透明管の曇りは生じなかった。一方、樹脂の硬化性についても、ガイドローラおよび巻取りドラムにおいて断線は発生せず、製造された光ファイバの被覆を確認したところ十分に硬化したものであった。
【００５７】
ところで、この実施例では、ガラス光ファイバの線速が８５０ｍ／ｍｉｎ以上の場合について示している。しかしながら、ガラス光ファイバの線速が８５０ｍ／ｍｉｎより小さく、たとえば５００ｍ／ｍｉｎ程度であっても、その線速に応じて保護管へ供給する窒素ガスの流量を増加させる等の制御によって、ガラス光ファイバの樹脂の周囲の表面近傍に窒素ガスからなる随伴流を形成でき、本発明の効果を奏するものとなる。
【００５８】
特に、管内の流れの様子を表す無次元数であるレイノルズ数が２４００より小さい場合には、透明管内の流れが層流となり、不活性ガスからなる随伴流と酸素含有ガスの層流とから二層流が形成され易くなる。その結果、樹脂が十分に硬化された良質な被覆を有する光ファイバがより確実に得られる。したがって、透明管内の流れを表すレイノルズ数が２４００より小さくなるように、各ガスの流量、透明管の内径、空隙の幅、および排気管からの排気量を設定することが好ましい。また、これらの条件の設定は、ガラス光ファイバの線速に応じて調整してもよい。
【００５９】
なお、上記実施の形態３、４に係る被覆形成装置は、排気管等の吸気機構を備えており、透明管の内部を負圧として大気を吸気するものであるが、ガラス光ファイバの線速が十分に速い場合は、ガラス光ファイバの走行によって透明管内に、或る程度の大気が巻き込まれるので、排気管等の吸気機構を設けなくてもよい。
【００６０】
また、上記実施の形態３、４に係る被覆形成装置は、外気導入部として、保護管と透明管との間に空隙を設けたものであるが、このように空隙を設けず、保護管と透明管との間は密閉構造とし、保護管として、不活性ガス供給部の下部に外気導入孔を形成したものを用いてもよい。
【００６１】
また、上記各実施の形態における樹脂塗布ダイスは、樹脂を２層に塗布することができる構成のものである。樹脂を１層だけ塗布することができる樹脂塗布ダイスを用いて２層の被覆を形成する場合には、たとえば図２に示すような樹脂塗布ダイスと被覆形成装置との組み合わせを、ガラス光ファイバの通路に２組直列に配置し、順次樹脂の塗布と被覆の形成とを行なえばよい。
【００６２】
また、上記各実施の形態により本発明が限定されるものではない。上記各実施形態の各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 光ファイバ母材
２、２ａ ガラス光ファイバ
３ 光ファイバ
１１ 線引炉
１１ａ ヒータ
１２ 樹脂塗布ダイス
１２ａ、１２ｂ 樹脂供給管
１３〜４３ 被覆形成装置
１４、１５ ガイドローラ
１６ 巻取りドラム
１００ 製造装置
１３１〜４３１ 保護管
１３１ａ〜４３１ａ 不活性ガス供給管
１３１ｂ、２３１ｂ 酸素含有ガス供給管
１３２ 透明管
１３３ 紫外光源
１３４ 筐体
２３１ｃ、４３１ｃ 邪魔板
３３５ 封止部材
３３５ａ 排気管
ｆ 随伴流
Ｇ 空隙
Ｇ１ 不活性ガス
Ｇ２ 酸素含有ガス
Ｇ３ ガス
Ｇ４ 大気
Ｒ 領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行するガラス光ファイバの外周に紫外線硬化型の樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、
前記樹脂を塗布した直後のガラス光ファイバを不活性ガス雰囲気下に通過させ、該樹脂の表面近傍に該不活性ガスからなる随伴流を形成する随伴流形成工程と、
前記随伴流を伴うガラス光ファイバを、酸素を含むガスを供給した紫外線透過管内に通過させながら、前記随伴流に覆われた樹脂に紫外線を照射して硬化させ、被覆を形成する被覆形成工程と、
を含むことを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項２】
前記ガラス光ファイバの線速を８５０ｍ／ｍｉｎ以上とすることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項３】
前記随伴流形成工程において、前記樹脂を塗布する樹脂塗布装置に連接して設けられた保護管の該樹脂塗布装置側に設けられた不活性ガス供給部から、前記不活性ガスを供給することによって、前記不活性ガス雰囲気を形成し、
前記被覆形成工程において、前記不活性ガス供給部と前記紫外線透過管との間に設けられた酸素含有ガス供給部によって、前記紫外線透過管に酸素を含有するガスを供給するとともに、
前記保護管に連接して設けられた前記紫外線透過管の外周に配置された紫外光源によって前記紫外線を照射することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項４】
前記随伴流形成工程において、前記樹脂を塗布する樹脂塗布装置に連接して設けられた保護管の該樹脂塗布装置側に設けられた不活性ガス供給部から、前記不活性ガスを供給することによって、前記不活性ガス雰囲気を形成し、
前記被覆形成工程において、前記不活性ガス供給部と前記紫外線透過管との間に形成された、外気を導入するための外気導入部によって、前記紫外線透過管に酸素を含有するガスを供給するとともに、
前記紫外線透過管の外周に配置された紫外光源によって前記紫外線を照射することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項１】
走行するガラス光ファイバの外周に紫外線硬化型の樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、
前記樹脂を塗布した直後のガラス光ファイバを不活性ガス雰囲気下に通過させ、該樹脂の表面近傍に該不活性ガスからなる随伴流を形成する随伴流形成工程と、
前記随伴流を伴うガラス光ファイバを、酸素を含むガスを供給した紫外線透過管内に通過させながら、前記随伴流に覆われた樹脂に紫外線を照射して硬化させ、被覆を形成する被覆形成工程と、
を含むことを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項２】
前記ガラス光ファイバの線速を８５０ｍ／ｍｉｎ以上とすることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項３】
前記随伴流形成工程において、前記樹脂を塗布する樹脂塗布装置に連接して設けられた保護管の該樹脂塗布装置側に設けられた不活性ガス供給部から、前記不活性ガスを供給することによって、前記不活性ガス雰囲気を形成し、
前記被覆形成工程において、前記不活性ガス供給部と前記紫外線透過管との間に設けられた酸素含有ガス供給部によって、前記紫外線透過管に酸素を含有するガスを供給するとともに、
前記保護管に連接して設けられた前記紫外線透過管の外周に配置された紫外光源によって前記紫外線を照射することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項４】
前記随伴流形成工程において、前記樹脂を塗布する樹脂塗布装置に連接して設けられた保護管の該樹脂塗布装置側に設けられた不活性ガス供給部から、前記不活性ガスを供給することによって、前記不活性ガス雰囲気を形成し、
前記被覆形成工程において、前記不活性ガス供給部と前記紫外線透過管との間に形成された、外気を導入するための外気導入部によって、前記紫外線透過管に酸素を含有するガスを供給するとともに、
前記紫外線透過管の外周に配置された紫外光源によって前記紫外線を照射することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１６８４７５（Ｐ２０１１−１６８４７５Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３９０（Ｐ２０１１−１３９０）
【出願日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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