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、１．８ｍ／ｓ以上の流速で排気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、１．８ｍ／ｓ以上の流速で排気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するため、ガラス光ファイバに塗布された樹脂の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
【特許文献３】特開２００７−２６１９１９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、１．８ｍ／ｓ以上の流速で排気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、上記の発明において、前記随伴流形成工程において前記随伴流を形成するために前記不活性ガスが供給される不活性ガス雰囲気形成部と、前記紫外線透過管と前記紫外線を出射する紫外光源とを含む紫外線照射部とが離間してい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、上記の発明において、前記不活性ガス雰囲気形成部と前記紫外線照射部との間の間隙を覆い、かつ該不活性ガス雰囲気形成部および該紫外線照射部の両方には同時に接触しないカバーを設け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、かつ紫外線透過管内を１．８ｍ／ｓ以上の流速で排気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、排気管内の排気圧と透明管内の流速との関係の一例を示す模式図である。
【図５】図５は、実施の形態２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６】図６は、被覆形成装置の別の態様の模式図である。
【図７】図７は、被覆形成装置のさらに別の態様の模式図である。
【図８】図８は、実施例１〜６、比較例１の実施条件、石英管の曇りの状態、および樹脂硬化性を示す図である。
【図９】図９は、実施例７、８の実施条件、石英管の曇りの状態、樹脂硬化性、および付着物の有無を示す図である。
【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。なお、図において、同一または対応する要素には同一の符号を付している。
【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不活性ガス雰囲気形成部としての保護管１３１と、保護管１３１の下方に、保護管１３１とは離間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、透明管１３２を筐体１３４に固定するための固定具１３５と、保護管１３１に設けられたカバー１３６と、透明管１３２の下端に接続し、排気管１３７ａが設けられた封止部材１３７とを備えている。
【００２４】
保護管１３１は、管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、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を有している。不活性ガス供給管１３１ａは、流量調節器（不図示）を介して、不活性ガスＧ１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。
【００２５】
透明管１３２はたとえば石英ガラスからなるが、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】
固定具１３５は、透明管１３２を筐体１３４に固定するものであり、その構造は特に限定されない。ここで、透明管１３２、紫外光源１３３、筐体１３４、および固定具１３５を紫外線照射部１３８とする。
【００２７】
カバー１３６は、保護管１３１から、固定具１３５の側面を周囲から覆うように延設しており、保護管１３１と紫外線照射部１３８との間の間隙を覆っている。ただし、カバー１３６は、固定具１３５を含む紫外線照射部１３８には接触しないような内径および長さを有する。カバー１３６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。
【００２８】
封止部材１３７は、透明管１３２の下端に接続し、透明管１３２を封止している。封止部材に設けられた排気管１３７ａ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。排気管１３７ａからは、吸気ポンプによって透明管１３２内のガスＧ２が排気される。
【００２９】
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。
【００３０】
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。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保護管１３１内は、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。
【００３１】
つぎに、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、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。
【００３２】
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。ここで、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１３７ａから透明管１３２内のガスＧ２を排気することによって、透明管１３２内を１．８ｍ／ｓ以上の流速で排気している。このように、透明管１３２内を１．８ｍ／ｓ以上の流速にすることによって、揮発した樹脂成分が内面に付着せずに十分に排気されるので、透明管１３２の曇りを防止することができる。したがって、随伴流ｆに覆われた２層の樹脂に到達する紫外線の量は十分となる。
【００３３】
このように、２層の樹脂は酸素との反応が防止され、かつ透明管１３２は内面の曇りが防止されているため、樹脂は十分な量の紫外線によって十分に硬化する。その結果、良質の被覆を有する光ファイバ３が製造される。
【００３４】
つぎに、ガイドローラ１４、１５は、被覆を形成した光ファイバ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。
【００３５】
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。
【００３６】
また、本実施の形態１では、保護管１３１と紫外線照射部１３８との間の間隙を覆うカバー１３６を設け、外部からの大気の巻き込みを防止しているので、形成された随伴流ｆが乱れず、ガラス光ファイバ２ａはより確実に保護される。
【００３７】
また、紫外線照射部１３８では、紫外光源１３３の冷却のために吸気を行っているため、それに伴って紫外線照射部１３８は振動している。この振動が樹脂塗布ダイス１２に伝わると、ガラス光ファイバ２に樹脂を塗布する際に塗布不良が起こり、その結果被覆不良が発生するおそれがある。しかしながら、本実施の形態１では、カバー１３６が紫外線照射部１３８には接触しないように構成されているため、樹脂塗布ダイス１２には紫外線照射部１３８の振動が伝わらず、塗布不良および被覆不良は防止される。
【００３８】
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の条件、光ファイバの線速の条件、および透明管内の流速の設定条件について説明する。
【００３９】
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程度であることが好ましい。
【００４０】
供給する不活性ガスの流量が１ＳＬＭより小さい場合、保護管１３１内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振動や断線が発生するおそれがある。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
つぎに、透明管１３２内の流速の設定条件について説明する。通常、光ファイバの製造中に透明管１３２内の流速を測定するのは困難である。一方、排気管１３７ａ内の排気圧は、圧力計を設けることによって容易に測定できる。したがって、たとえば光ファイバの製造時の不活性ガスＧ１の供給条件のもとで予備実験を行い、透明管１３２内の排気圧と排気管１３７ａ内の流速との関係を求めておく。その後、製造中は、排気管１３７ａ内の排気圧を測定しながら、その測定結果をもとに調整弁の制御を行えば、透明管１３２内の流速を１．８ｍ／ｓ以上の所望の値に制御することができる。
【００４５】
図４は、排気管１３７ａ内の排気圧と透明管１３２内の流速との関係の一例を示す模式図である。図４に示すように、排気管１３７ａ内の排気圧を増加していくと、透明管１３２内の流速は、当初は排気管１３７ａ内の排気圧に比例して増加するが、その後は略一定となる。したがって、たとえば、予備実験において、図４に示すような透明管１３２内の流速が１．８ｍ／ｓとなる排気管１３７ａ内の排気圧Ｐ１を求めておき、製造中は測定した排気管１３７ａ内の排気圧がＰ１以上になるように制御を行えば、透明管１３２内の流速を１．８ｍ／ｓ以上に制御することができる。
【００４６】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２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５に示すように、この製造装置２００は、図１に示す製造装置１００において、樹脂塗布ダイス１２を樹脂塗布ダイス１２Ａに置き換え、かつ被覆形成装置１３とガイドローラ１４との間に、樹脂塗布装置としての樹脂塗布ダイス１２Ｂと被覆形成装置１３とをもう一組追加した構成を有しており、その他の点は製造装置１００と同様の構成である。なお、樹脂塗布ダイス１２Ａ、１２Ｂは、それぞれ、液状の樹脂を供給するための樹脂供給管１２Ａａ、１２Ｂａを備えている。また、樹脂塗布ダイス１２Ｂは、一次被覆光ファイバ２Ａを導入するためのニップルを備えている（たとえば、特許文献３参照）。
【００４７】
つぎに、本実施の形態２に係る光ファイバの製造方法について説明する。本製造方法は、基本的に、一次被覆用の樹脂が樹脂塗布ダイス１２Ａに、二次被覆用の樹脂が樹脂塗布ダイス１２Ｂに、それぞれ供給され、塗布される以外は実施の形態１と同様である。そして、上側の被覆形成装置１３でガラス光ファイバ２に一次被覆を形成し、下側の被覆形成装置１３で、一次被覆を形成した一次被覆光ファイバ２Ａに二次被覆を形成する。このとき、上側の被覆形成装置１３の透明管１３２内を１．８ｍ／ｓ以上の流速にすることによって、透明管１３２は内面の曇りが防止される。
【００４８】
このように、２つの被覆形成装置を用いてそれぞれ１層ずつ、計２層の被覆を形成する場合においては、一次被覆用の樹脂の揮発成分が一次被覆光ファイバ２Ａに随伴して樹脂塗布ダイス１２Ｂに導入される場合がある。このとき、樹脂塗布ダイス１２Ｂにおいては、一次被覆光ファイバ２Ａをダイス方向へと導くニップルに形成されている導入孔の内壁あるいはその周辺部に樹脂成分が付着する問題が生じる場合がある。このように、導入孔の内壁あるいはその周辺部に樹脂成分が付着すると、その樹脂成分は時間と共に成長し、結果として導入孔の内径が小さくなる場合がある。すると、走行する一次被覆光ファイバ２Ａの被覆表面が傷つけられ、品質の低い被覆となるおそれがある。（特許文献３参照）
【００４９】
本実施の形態２では、一次被覆から揮発した樹脂成分は上側の被覆形成装置１３の透明管１３２で内面に付着せずに排気されるため、一次被覆光ファイバ２Ａに随伴されやすく、樹脂塗布ダイス１２Ｂへ導入されることがある。その結果、二次被覆を行う樹脂塗布ダイス１２Ｂのニップルへの付着が発生し、塗布された樹脂が傷つけられる問題が生じやすい。
【００５０】
この問題は、上側の被覆形成装置１３の保護管１３１と紫外線照射部１３８との間の間隙を覆うカバー１３６を設けることにより、解決することができる。なお、カバー１３６は、保護管１３１と紫外線照射部１３８とが接触しないように、かつ、間隙から外部の大気の巻き込みが発生しないように設けることが好ましく、たとえば、カバー１３６内の酸素濃度を４％以下に保つことが好ましい。カバー１３６を設けることにより、不活性ガスＧ１からなる随伴流ｆが乱れず、ガラス光ファイバ２ａはより確実に保護されるとともに、一次被覆用の樹脂の揮発成分のニップルへの付着が抑制される。
このように、上側の被覆形成装置１３にカバー１３６を設けることにより、塗布された樹脂は、十分な量の紫外線によって十分に硬化し、その後傷つけられることもない。その結果、良質の被覆を有する光ファイバ３Ａが製造される。
【００５１】
本実施の形態２では、上側の被覆形成装置１３の透明管１３２内を１．８ｍ／ｓ以上の流速にしている。しかしながら、たとえば、下側の被覆形成装置１３の透明管１３２内に曇りが発生する場合には、その防止のために下側の被覆形成装置１３の透明管１３２内を１．８ｍ／ｓ以上の流速にしてもよい。
【００５２】
つぎに、実施の形態１、２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の別の態様について説明する。図６は、被覆形成装置の別の態様の模式図である。
【００５３】
図６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、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、保護管１３１を保護管２３１に置き換えた構成を有している。
【００５４】
この保護管２３１は、不活性ガス供給管２３１ａの下方の位置に、内周にわたって設けられた邪魔板２３１ｂを有している。邪魔板２３１ｂ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。
【００５５】
この被覆形成装置２３では、邪魔板２３１ｂ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圧力が高くなるので、不活性ガス雰囲気に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。
【００５６】
図７は、被覆形成装置のさらに別の態様の模式図である。
図７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る。また、被覆形成装置３３は、図６に示す被覆形成装置２３からカバー１３６を削除した構成を有している。
【００５７】
この被覆形成装置３３を使用する場合、樹脂塗布ダイス１２によって樹脂供給管１２ａ、１２ｂから供給された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２３１を通過する。保護管２３１内は、不活性ガス供給管２３１ａ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をこの保護管２３１内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。なお、保護管２３１内は邪魔板２３１ｂの存在によって不活性ガス雰囲気の圧力が高くなっており、大気の混入が防止されている。
【００５８】
つぎに、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、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。
【００５９】
紫外光源１３３は、ガラス光ファイバ２ａの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。ここで、透明管１３２は、１．８ｍ／ｓ以上の流速で排気されているので、透明管１３２の曇りを防止することができる。したがって、随伴流ｆに覆われた２層の樹脂に到達する紫外線の量は十分となる。その結果、良質の被覆を有する光ファイバ３が製造される。
【００６０】
このように、保護管２３１と紫外線照射部１３８との間の間隙を覆うカバーが無い被覆形成装置２３を使用しても、透明管１３２の流速を１．８ｍ／ｓ以上にすることによって、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を製造することができる。
【００６１】
なお、この被覆形成装置３３は、邪魔板２３１ｂを有する保護管２３１を備えているが、この保護管２３１を図２に示す邪魔板の無い保護管１３１に置き換えてもよい。
【００６２】
（実施例１〜６、比較例１）
つぎに、本発明の実施例１〜６、比較例１として、図６に示すカバーを有する構成の被覆形成装置、または図７に示すカバーが無い構成の被覆形成装置を図１に示す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および透明管（石英管）内の流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。保護管へ供給する窒素ガスの流量を３５ＳＬＭとした。保護管と固定具との間の間隙の幅を４０ｍｍとした。また、カバー有りの実施例においては、カバーの長さを４５ｍｍとし、カバーが紫外線照射部には接触しないようにした。
【００６３】
図８は、実施例１〜６、比較例１の実施条件、石英管の曇りの状態、および樹脂硬化性を示す図である。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、石英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。
【００６４】
図８に示すように、実施例１〜６のように石英管内の流速を１．８ｍ／ｓ以上とした場合には、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、カバーの有無にかかわらず、すなわち石英管内の酸素ガスの有無にかかわらず、透明管の曇りは生じなかった。また、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。
【００６５】
これに対して、石英管内を排気せず、石英管内の流速を１．８ｍ／ｓ未満の１．３ｍ／ｓとした比較例１では、石英管が曇るとともに、光ファイバに断線が発生した。断線の原因は、石英管に曇りが生じたため、この曇りによって樹脂に到達する紫外線の量が減少し、硬化が不十分となったためと考えられる。
【００６６】
（実施例７、８）
つぎに、本発明の実施例７、８として、図６に示すカバーを有する構成の被覆形成装置、または図７に示すカバーが無い構成の被覆形成装置を図５に示す光ファイバの製造装置に用い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。保護管へ供給する窒素ガスの流量を３５ＳＬＭとした。保護管と固定具との間の間隙の幅を４０ｍｍとした。また、カバー有りの実施例においては、カバーの長さを４５ｍｍとし、カバーが紫外線照射部には接触しないようにした。
【００６７】
図９は実施例７、８の実施条件、石英管の曇りの状態、樹脂硬化性、および付着物の有無を示す図である。なお、石英管内の流速は上側の被覆形成装置でのものである。また、樹脂の硬化性、石英管の曇りの状態の判定については、図８の場合と同様にした。また、付着物の有無については、光ファイバを長さ３００ｋｍだけ線引きした後に、下側の樹脂塗布ダイスのニップルを目視により観察し、付着物の有無を判定した。
【００６８】
図９に示すように、実施例７、８のように石英管内の流速を１．８ｍ／ｓ以上とした場合には、カバーの有無にかかわらず、透明管の曇りは生じなかった。また、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。また、付着物の有無については、カバーが有る場合に付着物が無かった。
【００６９】
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。
【００７０】
また、上記実施の形態では、不活性ガス雰囲気形成部としての保護管にカバーを設けているが、紫外線照射部側にカバーを設けてもよい。カバーは、紫外線照射部から不活性ガス雰囲気形成部へ振動が伝わるのを防止するために、不活性ガス雰囲気形成部および紫外線照射部の両方には同時に接触しないようにすることが好ましい。
【００７１】
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。その他、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００７２】
１ 光ファイバ母材
２、２ａ ガラス光ファイバ
２Ａ 一次被覆光ファイバ
３、３Ａ 光ファイバ
１１ 線引炉
１１ａ ヒータ
１２、１２Ａ、１２Ｂ 樹脂塗布ダイス
１２ａ、１２ｂ、１２Ａａ、１２Ｂａ 樹脂供給管
１３〜３３ 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、２３１ 保護管
１３１ａ、２３１ａ 不活性ガス供給管
１３２ 透明管
１３３ 紫外光源
１３４ 筐体
１３５ 固定具
１３６ カバー
１３７ 封止部材
１３７ａ 排気管
１３８ 紫外線照射部
２３１ｂ 邪魔板
ｆ 随伴流
Ｇ１ 不活性ガス
Ｇ２ ガス
【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するため、ガラス光ファイバに塗布された樹脂の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
【特許文献３】特開２００７−２６１９１９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、１．８ｍ／ｓ以上の流速で排気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、上記の発明において、前記随伴流形成工程において前記随伴流を形成するために前記不活性ガスが供給される不活性ガス雰囲気形成部と、前記紫外線透過管と前記紫外線を出射する紫外光源とを含む紫外線照射部とが離間してい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、上記の発明において、前記不活性ガス雰囲気形成部と前記紫外線照射部との間の間隙を覆い、かつ該不活性ガス雰囲気形成部および該紫外線照射部の両方には同時に接触しないカバーを設け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、かつ紫外線透過管内を１．８ｍ／ｓ以上の流速で排気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、排気管内の排気圧と透明管内の流速との関係の一例を示す模式図である。
【図５】図５は、実施の形態２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６】図６は、被覆形成装置の別の態様の模式図である。
【図７】図７は、被覆形成装置のさらに別の態様の模式図である。
【図８】図８は、実施例１〜６、比較例１の実施条件、石英管の曇りの状態、および樹脂硬化性を示す図である。
【図９】図９は、実施例７、８の実施条件、石英管の曇りの状態、樹脂硬化性、および付着物の有無を示す図である。
【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。なお、図において、同一または対応する要素には同一の符号を付している。
【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不活性ガス雰囲気形成部としての保護管１３１と、保護管１３１の下方に、保護管１３１とは離間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、透明管１３２を筐体１３４に固定するための固定具１３５と、保護管１３１に設けられたカバー１３６と、透明管１３２の下端に接続し、排気管１３７ａが設けられた封止部材１３７とを備えている。
【００２４】
保護管１３１は、管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、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を有している。不活性ガス供給管１３１ａは、流量調節器（不図示）を介して、不活性ガスＧ１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。
【００２５】
透明管１３２はたとえば石英ガラスからなるが、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】
固定具１３５は、透明管１３２を筐体１３４に固定するものであり、その構造は特に限定されない。ここで、透明管１３２、紫外光源１３３、筐体１３４、および固定具１３５を紫外線照射部１３８とする。
【００２７】
カバー１３６は、保護管１３１から、固定具１３５の側面を周囲から覆うように延設しており、保護管１３１と紫外線照射部１３８との間の間隙を覆っている。ただし、カバー１３６は、固定具１３５を含む紫外線照射部１３８には接触しないような内径および長さを有する。カバー１３６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。
【００２８】
封止部材１３７は、透明管１３２の下端に接続し、透明管１３２を封止している。封止部材に設けられた排気管１３７ａ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。排気管１３７ａからは、吸気ポンプによって透明管１３２内のガスＧ２が排気される。
【００２９】
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。
【００３０】
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。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保護管１３１内は、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。
【００３１】
つぎに、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、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。
【００３２】
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。ここで、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１３７ａから透明管１３２内のガスＧ２を排気することによって、透明管１３２内を１．８ｍ／ｓ以上の流速で排気している。このように、透明管１３２内を１．８ｍ／ｓ以上の流速にすることによって、揮発した樹脂成分が内面に付着せずに十分に排気されるので、透明管１３２の曇りを防止することができる。したがって、随伴流ｆに覆われた２層の樹脂に到達する紫外線の量は十分となる。
【００３３】
このように、２層の樹脂は酸素との反応が防止され、かつ透明管１３２は内面の曇りが防止されているため、樹脂は十分な量の紫外線によって十分に硬化する。その結果、良質の被覆を有する光ファイバ３が製造される。
【００３４】
つぎに、ガイドローラ１４、１５は、被覆を形成した光ファイバ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。
【００３５】
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。
【００３６】
また、本実施の形態１では、保護管１３１と紫外線照射部１３８との間の間隙を覆うカバー１３６を設け、外部からの大気の巻き込みを防止しているので、形成された随伴流ｆが乱れず、ガラス光ファイバ２ａはより確実に保護される。
【００３７】
また、紫外線照射部１３８では、紫外光源１３３の冷却のために吸気を行っているため、それに伴って紫外線照射部１３８は振動している。この振動が樹脂塗布ダイス１２に伝わると、ガラス光ファイバ２に樹脂を塗布する際に塗布不良が起こり、その結果被覆不良が発生するおそれがある。しかしながら、本実施の形態１では、カバー１３６が紫外線照射部１３８には接触しないように構成されているため、樹脂塗布ダイス１２には紫外線照射部１３８の振動が伝わらず、塗布不良および被覆不良は防止される。
【００３８】
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の条件、光ファイバの線速の条件、および透明管内の流速の設定条件について説明する。
【００３９】
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程度であることが好ましい。
【００４０】
供給する不活性ガスの流量が１ＳＬＭより小さい場合、保護管１３１内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振動や断線が発生するおそれがある。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
つぎに、透明管１３２内の流速の設定条件について説明する。通常、光ファイバの製造中に透明管１３２内の流速を測定するのは困難である。一方、排気管１３７ａ内の排気圧は、圧力計を設けることによって容易に測定できる。したがって、たとえば光ファイバの製造時の不活性ガスＧ１の供給条件のもとで予備実験を行い、透明管１３２内の排気圧と排気管１３７ａ内の流速との関係を求めておく。その後、製造中は、排気管１３７ａ内の排気圧を測定しながら、その測定結果をもとに調整弁の制御を行えば、透明管１３２内の流速を１．８ｍ／ｓ以上の所望の値に制御することができる。
【００４５】
図４は、排気管１３７ａ内の排気圧と透明管１３２内の流速との関係の一例を示す模式図である。図４に示すように、排気管１３７ａ内の排気圧を増加していくと、透明管１３２内の流速は、当初は排気管１３７ａ内の排気圧に比例して増加するが、その後は略一定となる。したがって、たとえば、予備実験において、図４に示すような透明管１３２内の流速が１．８ｍ／ｓとなる排気管１３７ａ内の排気圧Ｐ１を求めておき、製造中は測定した排気管１３７ａ内の排気圧がＰ１以上になるように制御を行えば、透明管１３２内の流速を１．８ｍ／ｓ以上に制御することができる。
【００４６】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２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５に示すように、この製造装置２００は、図１に示す製造装置１００において、樹脂塗布ダイス１２を樹脂塗布ダイス１２Ａに置き換え、かつ被覆形成装置１３とガイドローラ１４との間に、樹脂塗布装置としての樹脂塗布ダイス１２Ｂと被覆形成装置１３とをもう一組追加した構成を有しており、その他の点は製造装置１００と同様の構成である。なお、樹脂塗布ダイス１２Ａ、１２Ｂは、それぞれ、液状の樹脂を供給するための樹脂供給管１２Ａａ、１２Ｂａを備えている。また、樹脂塗布ダイス１２Ｂは、一次被覆光ファイバ２Ａを導入するためのニップルを備えている（たとえば、特許文献３参照）。
【００４７】
つぎに、本実施の形態２に係る光ファイバの製造方法について説明する。本製造方法は、基本的に、一次被覆用の樹脂が樹脂塗布ダイス１２Ａに、二次被覆用の樹脂が樹脂塗布ダイス１２Ｂに、それぞれ供給され、塗布される以外は実施の形態１と同様である。そして、上側の被覆形成装置１３でガラス光ファイバ２に一次被覆を形成し、下側の被覆形成装置１３で、一次被覆を形成した一次被覆光ファイバ２Ａに二次被覆を形成する。このとき、上側の被覆形成装置１３の透明管１３２内を１．８ｍ／ｓ以上の流速にすることによって、透明管１３２は内面の曇りが防止される。
【００４８】
このように、２つの被覆形成装置を用いてそれぞれ１層ずつ、計２層の被覆を形成する場合においては、一次被覆用の樹脂の揮発成分が一次被覆光ファイバ２Ａに随伴して樹脂塗布ダイス１２Ｂに導入される場合がある。このとき、樹脂塗布ダイス１２Ｂにおいては、一次被覆光ファイバ２Ａをダイス方向へと導くニップルに形成されている導入孔の内壁あるいはその周辺部に樹脂成分が付着する問題が生じる場合がある。このように、導入孔の内壁あるいはその周辺部に樹脂成分が付着すると、その樹脂成分は時間と共に成長し、結果として導入孔の内径が小さくなる場合がある。すると、走行する一次被覆光ファイバ２Ａの被覆表面が傷つけられ、品質の低い被覆となるおそれがある。（特許文献３参照）
【００４９】
本実施の形態２では、一次被覆から揮発した樹脂成分は上側の被覆形成装置１３の透明管１３２で内面に付着せずに排気されるため、一次被覆光ファイバ２Ａに随伴されやすく、樹脂塗布ダイス１２Ｂへ導入されることがある。その結果、二次被覆を行う樹脂塗布ダイス１２Ｂのニップルへの付着が発生し、塗布された樹脂が傷つけられる問題が生じやすい。
【００５０】
この問題は、上側の被覆形成装置１３の保護管１３１と紫外線照射部１３８との間の間隙を覆うカバー１３６を設けることにより、解決することができる。なお、カバー１３６は、保護管１３１と紫外線照射部１３８とが接触しないように、かつ、間隙から外部の大気の巻き込みが発生しないように設けることが好ましく、たとえば、カバー１３６内の酸素濃度を４％以下に保つことが好ましい。カバー１３６を設けることにより、不活性ガスＧ１からなる随伴流ｆが乱れず、ガラス光ファイバ２ａはより確実に保護されるとともに、一次被覆用の樹脂の揮発成分のニップルへの付着が抑制される。
このように、上側の被覆形成装置１３にカバー１３６を設けることにより、塗布された樹脂は、十分な量の紫外線によって十分に硬化し、その後傷つけられることもない。その結果、良質の被覆を有する光ファイバ３Ａが製造される。
【００５１】
本実施の形態２では、上側の被覆形成装置１３の透明管１３２内を１．８ｍ／ｓ以上の流速にしている。しかしながら、たとえば、下側の被覆形成装置１３の透明管１３２内に曇りが発生する場合には、その防止のために下側の被覆形成装置１３の透明管１３２内を１．８ｍ／ｓ以上の流速にしてもよい。
【００５２】
つぎに、実施の形態１、２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の別の態様について説明する。図６は、被覆形成装置の別の態様の模式図である。
【００５３】
図６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、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、保護管１３１を保護管２３１に置き換えた構成を有している。
【００５４】
この保護管２３１は、不活性ガス供給管２３１ａの下方の位置に、内周にわたって設けられた邪魔板２３１ｂを有している。邪魔板２３１ｂ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。
【００５５】
この被覆形成装置２３では、邪魔板２３１ｂ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圧力が高くなるので、不活性ガス雰囲気に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。
【００５６】
図７は、被覆形成装置のさらに別の態様の模式図である。
図７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る。また、被覆形成装置３３は、図６に示す被覆形成装置２３からカバー１３６を削除した構成を有している。
【００５７】
この被覆形成装置３３を使用する場合、樹脂塗布ダイス１２によって樹脂供給管１２ａ、１２ｂから供給された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２３１を通過する。保護管２３１内は、不活性ガス供給管２３１ａ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をこの保護管２３１内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。なお、保護管２３１内は邪魔板２３１ｂの存在によって不活性ガス雰囲気の圧力が高くなっており、大気の混入が防止されている。
【００５８】
つぎに、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、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。
【００５９】
紫外光源１３３は、ガラス光ファイバ２ａの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。ここで、透明管１３２は、１．８ｍ／ｓ以上の流速で排気されているので、透明管１３２の曇りを防止することができる。したがって、随伴流ｆに覆われた２層の樹脂に到達する紫外線の量は十分となる。その結果、良質の被覆を有する光ファイバ３が製造される。
【００６０】
このように、保護管２３１と紫外線照射部１３８との間の間隙を覆うカバーが無い被覆形成装置２３を使用しても、透明管１３２の流速を１．８ｍ／ｓ以上にすることによって、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を製造することができる。
【００６１】
なお、この被覆形成装置３３は、邪魔板２３１ｂを有する保護管２３１を備えているが、この保護管２３１を図２に示す邪魔板の無い保護管１３１に置き換えてもよい。
【００６２】
（実施例１〜６、比較例１）
つぎに、本発明の実施例１〜６、比較例１として、図６に示すカバーを有する構成の被覆形成装置、または図７に示すカバーが無い構成の被覆形成装置を図１に示す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および透明管（石英管）内の流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。保護管へ供給する窒素ガスの流量を３５ＳＬＭとした。保護管と固定具との間の間隙の幅を４０ｍｍとした。また、カバー有りの実施例においては、カバーの長さを４５ｍｍとし、カバーが紫外線照射部には接触しないようにした。
【００６３】
図８は、実施例１〜６、比較例１の実施条件、石英管の曇りの状態、および樹脂硬化性を示す図である。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、石英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。
【００６４】
図８に示すように、実施例１〜６のように石英管内の流速を１．８ｍ／ｓ以上とした場合には、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、カバーの有無にかかわらず、すなわち石英管内の酸素ガスの有無にかかわらず、透明管の曇りは生じなかった。また、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。
【００６５】
これに対して、石英管内を排気せず、石英管内の流速を１．８ｍ／ｓ未満の１．３ｍ／ｓとした比較例１では、石英管が曇るとともに、光ファイバに断線が発生した。断線の原因は、石英管に曇りが生じたため、この曇りによって樹脂に到達する紫外線の量が減少し、硬化が不十分となったためと考えられる。
【００６６】
（実施例７、８）
つぎに、本発明の実施例７、８として、図６に示すカバーを有する構成の被覆形成装置、または図７に示すカバーが無い構成の被覆形成装置を図５に示す光ファイバの製造装置に用い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。保護管へ供給する窒素ガスの流量を３５ＳＬＭとした。保護管と固定具との間の間隙の幅を４０ｍｍとした。また、カバー有りの実施例においては、カバーの長さを４５ｍｍとし、カバーが紫外線照射部には接触しないようにした。
【００６７】
図９は実施例７、８の実施条件、石英管の曇りの状態、樹脂硬化性、および付着物の有無を示す図である。なお、石英管内の流速は上側の被覆形成装置でのものである。また、樹脂の硬化性、石英管の曇りの状態の判定については、図８の場合と同様にした。また、付着物の有無については、光ファイバを長さ３００ｋｍだけ線引きした後に、下側の樹脂塗布ダイスのニップルを目視により観察し、付着物の有無を判定した。
【００６８】
図９に示すように、実施例７、８のように石英管内の流速を１．８ｍ／ｓ以上とした場合には、カバーの有無にかかわらず、透明管の曇りは生じなかった。また、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。また、付着物の有無については、カバーが有る場合に付着物が無かった。
【００６９】
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。
【００７０】
また、上記実施の形態では、不活性ガス雰囲気形成部としての保護管にカバーを設けているが、紫外線照射部側にカバーを設けてもよい。カバーは、紫外線照射部から不活性ガス雰囲気形成部へ振動が伝わるのを防止するために、不活性ガス雰囲気形成部および紫外線照射部の両方には同時に接触しないようにすることが好ましい。
【００７１】
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。その他、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００７２】
１ 光ファイバ母材
２、２ａ ガラス光ファイバ
２Ａ 一次被覆光ファイバ
３、３Ａ 光ファイバ
１１ 線引炉
１１ａ ヒータ
１２、１２Ａ、１２Ｂ 樹脂塗布ダイス
１２ａ、１２ｂ、１２Ａａ、１２Ｂａ 樹脂供給管
１３〜３３ 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、２３１ 保護管
１３１ａ、２３１ａ 不活性ガス供給管
１３２ 透明管
１３３ 紫外光源
１３４ 筐体
１３５ 固定具
１３６ カバー
１３７ 封止部材
１３７ａ 排気管
１３８ 紫外線照射部
２３１ｂ 邪魔板
ｆ 随伴流
Ｇ１ 不活性ガス
Ｇ２ ガス
【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、雰囲気ガスが１．８ｍ／ｓ以上の流速で流れる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随伴流を形成するために前記不活性ガスが供給される不活性ガス雰囲気形成部と、前記紫外線透過管と前記紫外線を出射する紫外光源とを含む紫外線照射部とが離間していることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項４】
前記不活性ガス雰囲気形成部と前記紫外線照射部との間の間隙を覆い、かつ該不活性ガス雰囲気形成部および該紫外線照射部の両方には同時に接触しないカバーを設けることを特徴とする請求項３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、雰囲気ガスが１．８ｍ／ｓ以上の流速で流れる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随伴流を形成するために前記不活性ガスが供給される不活性ガス雰囲気形成部と、前記紫外線透過管と前記紫外線を出射する紫外光源とを含む紫外線照射部とが離間していることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項４】
前記不活性ガス雰囲気形成部と前記紫外線照射部との間の間隙を覆い、かつ該不活性ガス雰囲気形成部および該紫外線照射部の両方には同時に接触しないカバーを設けることを特徴とする請求項３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８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２３６７２８（Ｐ２０１２−２３６７２８Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０５４４３（Ｐ２０１１−１０５４４３）
【出願日】平成２３年５月１０日（２０１１．５．１０）
【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２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１０日（２０１１．５．１０）
【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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