(57)【要約】【課題】  光ファイバの外周に紫外線硬化型樹脂液を塗布し、これに紫外線を照射して効率よく硬化させて良好な表面性状からなる被覆層をもった光ファイバを製造し得る光ファイバ被覆硬化方法及び紫外線硬化装置、光ファイバ製造方法及び製造装置の提供。【解決手段】  光ファイバ母材を加熱溶融して線引きし、光ファイバ裸線を作製し、次いで、該光ファイバ裸線の外周に紫外線硬化型樹脂液を塗布し、次いで、該樹脂液を塗布した光ファイバを紫外線硬化装置の光ファイバ通過空間内を移動させながら紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂を硬化させ、光ファイバ裸線の外周に硬化樹脂からなる被覆層を形成して光ファイバ素線を得る光ファイバ製造方法において、前記光ファイバ通過空間の雰囲気の酸素濃度を１．０％〜４．０％の範囲とする光ファイバ製造方法。【選択図】  図１
2006312563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に紫外線硬化型樹脂液が塗布された光ファイバを紫外線硬化装置の光ファイバ通過空間内を通過させながら、該光ファイバに向けて紫外線を照射し、前記紫外線硬化型樹脂を硬化させ、光ファイバ裸線の外周に硬化樹脂からなる被覆層を形成する光ファイバ被覆硬化方法において、
前記光ファイバ通過空間の雰囲気の酸素濃度を１．０％〜４．０％の範囲とすることを特徴とする光ファイバ被覆硬化方法。
【請求項２】
前記紫外線硬化装置が光ファイバ流れ方向に沿って複数段に設けられ、その最前段の紫外線硬化装置における前記光ファイバ通過空間の雰囲気の酸素濃度を１．０％〜４．０％の範囲とすることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ被覆硬化方法。
【請求項３】
外周に紫外線硬化型樹脂液が塗布された光ファイバを通過させる光ファイバ通過空間と、該光ファイバ通過空間内の光ファイバに向けて紫外線を照射する紫外線光源とを有する紫外線硬化装置において、
前記光ファイバ通過空間内の雰囲気の酸素濃度を１．０％〜４．０％の範囲に調整する雰囲気調整装置が設けられていることを特徴とする紫外線硬化装置。
【請求項４】
前記紫外線硬化装置が光ファイバ流れ方向に沿って複数段に設けられ、その最前段の紫外線硬化装置に前記雰囲気調整装置が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の紫外線硬化装置。
【請求項５】
前記光ファイバ通過空間の長さが２００ｍｍ〜１０００ｍｍであることを特徴とする請求項３又は４に記載の紫外線硬化装置。
【請求項６】
光ファイバ母材を加熱溶融して線引きし、光ファイバ裸線を作製し、次いで、該光ファイバ裸線の外周に紫外線硬化型樹脂液を塗布し、次いで、該樹脂液を塗布した光ファイバを紫外線硬化装置の光ファイバ通過空間内を移動させながら紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂を硬化させ、光ファイバ裸線の外周に硬化樹脂からなる被覆層を形成して光ファイバ素線を得る光ファイバ製造方法において、
前記光ファイバ通過空間の雰囲気の酸素濃度を１．０％〜４．０％の範囲とすることを特徴とする光ファイバ製造方法。
【請求項７】
前記紫外線硬化装置が光ファイバ流れ方向に沿って複数段に設けられ、その最前段の紫外線硬化装置における前記光ファイバ通過空間の雰囲気の酸素濃度を１．０％〜４．０％の範囲とすることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項８】
光ファイバ母材を加熱溶融して線引きし、光ファイバ裸線を作製する光ファイバ線引き装置と、
前記光ファイバ裸線の外周に紫外線硬化型樹脂液を塗布する塗布装置と、
外周に紫外線硬化型樹脂液が塗布された光ファイバを通過させる光ファイバ通過空間と該光ファイバ通過空間内の光ファイバに向けて紫外線を照射する紫外線光源とを有する紫外線硬化装置とを有する光ファイバ製造装置において、
前記光ファイバ通過空間内の雰囲気の酸素濃度を１．０％〜４．０％の範囲に調整する雰囲気調整装置が設けられていることことを特徴とする光ファイバ製造装置。
【請求項９】
前記紫外線硬化装置が光ファイバ流れ方向に沿って複数段に設けられ、その最前段の紫外線硬化装置に前記雰囲気調整装置が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の光ファイバ製造装置。
【請求項１０】
前記光ファイバ通過空間の長さが２００ｍｍ〜１０００ｍｍであることを特徴とする請求項８又は９に記載の光ファイバ製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの表面に塗布された紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射して硬化させる光ファイバ被覆硬化方法及び装置、該光ファイバ被覆硬化方法を用いる光ファイバ製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
石英ガラス製の光ファイバを製造する際、光ファイバ母材（石英プリフォーム）を加熱溶融して線引きされた光ファイバ裸線は、傷がつくと脆くなるため、巻き取り機に巻かれる前に紫外線硬化型樹脂を塗布し、紫外線硬化装置によって紫外線を照射して樹脂を硬化させ、一次被覆を形成している。このとき、樹脂の硬化が不十分であると、その後に被覆層表面へのゴミの付着、巻き取り不良、強度不足などが発生するおそれがある。これを防ぐため、塗布した樹脂を十分に硬化させておく必要がある。従来使用されている紫外線硬化装置としては、例えば、Ｆｕｓｉｏｎ社製の紫外線硬化装置などが挙げられる。
【０００３】
従来、この光ファイバの被覆形成方法に関して、例えば特許文献１〜３に開示されている技術が知られている。
特許文献１には、紫外線硬化型樹脂の硬化度を上げるため、紫外線硬化装置を光ファイバの進行方向に沿って複数設置した光ファイバの線引装置が開示されている。
また、特許文献２には、各紫外線硬化装置間を連結し、下方排気することにより、硬化反応で発生する揮発成分を効率よく排出することで、紫外線硬化装置の光ファイバが通過する内管に揮発成分が付着することを防止することが記載されている。
また、特許文献３には、光ファイバが通過する内管内の酸素濃度を１０〜１５０００ｐｐｍに制御することが記載されている。
【特許文献１】特開２００３−１４６７０８号公報
【特許文献２】特開２００３−３２１２５３号公報
【特許文献３】特開２００４−６７４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
線引き後の光ファイバ裸線の外周に紫外線硬化型樹脂液を塗布し、これに紫外線を照射して樹脂を硬化させ、被覆層を形成する際、樹脂硬化時の雰囲気の酸素濃度が高いと、紫外線硬化型樹脂が酸素と結合して硬化不足となるおそれがある。この点に関して、特許文献１には何も記載されていない。
【０００５】
また、特許文献２に記載されているように、複数の紫外線硬化装置を連結した場合、多量のパージガスを流す必要がある。また、連結部に位置する排気口から下流に位置するほど排気圧が高くなるように設定して排気するようになっているが、その調整、制御は非常に困難である。
【０００６】
また、特許文献３に記載されているように、酸素濃度を１０ｐｐｍ以上とすることによって、光ファイバ一次被覆の硬化不良を抑えることは可能であるが、この条件下では内管内の酸素濃度が低すぎるため、内管内に付着した揮発成分は燃焼せずに残ることになる。光ファイバ母材の大型化により、紡糸時間の拡大も考慮すると、内管内に積層する付着物は、紫外線照度不良の原因となり、紡糸不良を引き起こすことになる。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みてなされ、光ファイバの外周に紫外線硬化型樹脂液を塗布し、これに紫外線を照射して効率よく硬化させて良好な表面性状からなる被覆層をもった光ファイバを製造し得る光ファイバ被覆硬化方法及び紫外線硬化装置、光ファイバ製造方法及び製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明は、外周に紫外線硬化型樹脂液が塗布された光ファイバを紫外線硬化装置の光ファイバ通過空間内を通過させながら、該光ファイバに向けて紫外線を照射し、前記紫外線硬化型樹脂を硬化させ、光ファイバ裸線の外周に硬化樹脂からなる被覆層を形成する光ファイバ被覆硬化方法において、前記光ファイバ通過空間の雰囲気の酸素濃度を１．０％〜４．０％の範囲とすることを特徴とする光ファイバ被覆硬化方法を提供する。
【０００９】
本発明の光ファイバ被覆硬化方法において、前記紫外線硬化装置が光ファイバ流れ方向に沿って複数段に設けられ、その最前段の紫外線硬化装置における前記光ファイバ通過空間の雰囲気の酸素濃度を１．０％〜４．０％の範囲とすることが好ましい。
【００１０】
また本発明は、外周に紫外線硬化型樹脂液が塗布された光ファイバを通過させる光ファイバ通過空間と、該光ファイバ通過空間内の光ファイバに向けて紫外線を照射する紫外線光源とを有する紫外線硬化装置において、前記光ファイバ通過空間内の雰囲気の酸素濃度を１．０％〜４．０％の範囲に調整する雰囲気調整装置が設けられていることを特徴とする紫外線硬化装置を提供する。
【００１１】
本発明の紫外線硬化装置において、前記紫外線硬化装置が光ファイバ流れ方向に沿って複数段に設けられ、その最前段の紫外線硬化装置に前記雰囲気調整装置が設けられていることが好ましい。
【００１２】
本発明の紫外線硬化装置において、前記光ファイバ通過空間の長さが２００ｍｍ〜１０００ｍｍであることが好ましい。
【００１３】
また本発明は、光ファイバ母材を加熱溶融して線引きし、光ファイバ裸線を作製し、次いで、該光ファイバ裸線の外周に紫外線硬化型樹脂液を塗布し、次いで、該樹脂液を塗布した光ファイバを紫外線硬化装置の光ファイバ通過空間内を移動させながら紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂を硬化させ、光ファイバ裸線の外周に硬化樹脂からなる被覆層を形成して光ファイバ素線を得る光ファイバ製造方法において、前記光ファイバ通過空間の雰囲気の酸素濃度を１．０％〜４．０％の範囲とすることを特徴とする光ファイバ製造方法を提供する。
【００１４】
本発明の光ファイバ製造方法において、前記紫外線硬化装置が光ファイバ流れ方向に沿って複数段に設けられ、その最前段の紫外線硬化装置における前記光ファイバ通過空間の雰囲気の酸素濃度を１．０％〜４．０％の範囲とすることが好ましい。
【００１５】
また本発明は、光ファイバ母材を加熱溶融して線引きし、光ファイバ裸線を作製する光ファイバ線引き装置と、前記光ファイバ裸線の外周に紫外線硬化型樹脂液を塗布する塗布装置と、外周に紫外線硬化型樹脂液が塗布された光ファイバを通過させる光ファイバ通過空間と該光ファイバ通過空間内の光ファイバに向けて紫外線を照射する紫外線光源とを有する紫外線硬化装置とを有する光ファイバ製造装置において、前記光ファイバ通過空間内の雰囲気の酸素濃度を１．０％〜４．０％の範囲に調整する雰囲気調整装置が設けられていることことを特徴とする光ファイバ製造装置を提供する。
【００１６】
本発明の光ファイバ製造装置において、前記紫外線硬化装置が光ファイバ流れ方向に沿って複数段に設けられ、その最前段の紫外線硬化装置に前記雰囲気調整装置が設けられていることが好ましい。
【００１７】
本発明の光ファイバ製造装置において、前記光ファイバ通過空間の長さが２００ｍｍ〜１０００ｍｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、光ファイバ通過空間の雰囲気の酸素濃度を１．０％〜４．０％の範囲とすることによって、内管への揮発物質付着に起因する紫外線硬化装置の照度低下及び揮発物質の増加に伴う排気差圧の増大を防ぐことができ、光ファイバ外周に塗布された紫外線硬化型樹脂液を効率よく硬化させて良好な表面性状からなる被覆層をもった光ファイバを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の光ファイバ製造装置の一実施形態を示す構成図である。本実施形態の光ファイバ製造装置１は、光ファイバ母材Ｐをヒータ２Ａによって加熱溶融して線引きし、光ファイバ裸線３を作製する光ファイバ線引き装置２と、この光ファイバ裸線３の外周に紫外線硬化型樹脂液を塗布する塗布装置４と、外周に紫外線硬化型樹脂液が塗布された光ファイバを通過させる光ファイバ通過空間７を形成する内管６と該光ファイバ通過空間７内の光ファイバに向けて紫外線を照射する図示していない紫外線光源とを有する紫外線硬化装置ユニット５を複数段連結してなる紫外線硬化装置８Ａと、該紫外線硬化装置８Ａの内管６に酸素濃度が１．０％〜４．０％の範囲のガスを供給する雰囲気調整装置１１とを備えて構成されている。
【００２０】
本実施形態の光ファイバ製造装置１は、光ファイバ線引き装置２において、光ファイバ母材Ｐをヒータ２Ａで加熱溶融して線引きし、光ファイバ裸線３を作製し、次いで、塗布装置４においてこの光ファイバ裸線３の外周に紫外線硬化型樹脂液を塗布し、次いで、該樹脂液を塗布した光ファイバを紫外線硬化装置８Ａの内管６内の光ファイバ通過空間７内を下方に向けて移動させながら紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂を硬化させ、光ファイバ裸線３の外周に硬化樹脂からなる被覆層を形成して光ファイバ素線９を製造する。紫外線硬化型樹脂を硬化させた光ファイバ素線９は、ターンプーリ１０を通して図示していない巻取装置に送られる。この光ファイバの製造において、内管６内の光ファイバ通過空間７の雰囲気は、雰囲気調整装置１１から供給される酸素濃度１．０％〜４．０％の範囲のガスによってパージされている。この雰囲気調整装置１１は、酸素濃度１．０％〜４．０％の範囲のガスを所定流量で供給できればよく、このようなガスとしては、アルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガスと酸素ガスとの組み合わせ、空気と不活性ガスとの組み合わせなどを利用し得る。
【００２１】
図２は、本実施形態の光ファイバ製造装置１に用いられる紫外線硬化装置８Ａの第１例を示す構成図である。本例の紫外線硬化装置８Ａは、光ファイバ通過空間７を形成する内管６と該光ファイバ通過空間７内の光ファイバに向けて紫外線を照射する図示していない紫外線光源とを有する複数の（図示した例では４つの）紫外線硬化装置ユニット５を、光ファイバ流れ方向に沿って複数段連結し、且つ最下段の紫外線硬化装置ユニット５の内管６に雰囲気調整装置１１からのガス供給路を接続した構成になっている。複数段に設けた紫外線硬化装置ユニット５は、１本の連続した内管６、あるいは複数の内管６を連結一体化した内管６により連結されている。
【００２２】
本例の紫外線硬化装置８Ａは、各段の紫外線硬化装置ユニット５の内管６毎に雰囲気ガスを排気可能な排気系１２が設けられているが、排気系１２の配置形態は本例に限定されず、少なくとも最上段の内管６から雰囲気ガスを排気できればよく、適宜変更可能である。また該排気系１２の酸素濃度を測定する場合には、例えば、前記排気系１２のうちの少なくとも１つから、排気ガスを酸素濃度計１３に導き、排気ガス中の酸素濃度を測定すればよい。
【００２３】
本発明では、外周に紫外線硬化型樹脂液が塗布された光ファイバを紫外線硬化装置８Ａの光ファイバ通過空間７内を通過させながら、光ファイバに向けて紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂を硬化させ、光ファイバ裸線３の外周に硬化樹脂からなる被覆層を形成して光ファイバ素線９とする際に、光ファイバ通過空間７の雰囲気の酸素濃度を１．０％〜４．０％の範囲とすることを特徴としている。
【００２４】
内管６内の酸素濃度を１．０％以上とすることによって、内管６内の付着物を燃焼させて除去することができるので、内管６内の付着物によって紫外線の照度が低下する不具合を防ぐことができ、光ファイバ外周に効率よく紫外線を照射して、樹脂を硬化させることができる。一方、光ファイバ通過空間７内雰囲気の酸素濃度増加に伴い、紫外線硬化型樹脂中の低分子ラジカルと酸素との反応確率が高くなり、揮発物質の生成量が増加する。揮発物質の量が増加すると、排気径１２へ排気される途中で排気管内に付着する量も増え、内管内にかかる圧力は大きくなるため、ガスの流れは乱流となり、線ぶれの原因となる。このため、内管６内の酸素濃度は４．０％以下とする。
【００２５】
この紫外線硬化装置８Ａの紫外線照射長である光ファイバ通過空間７の長さは、２００ｍｍ〜１０００ｍｍの範囲とすることが望ましい。光ファイバ通過空間７の長さが、２００ｍｍ未満であると、紫外線硬化型樹脂の硬化不良を生じ、得られる光ファイバ素線９の表面性状が悪化する可能性がある。また、光ファイバ通過空間７の長さが１０００ｍｍを超えると、装置が長大化してしまうので好ましくない。
【００２６】
図３は、本実施形態の光ファイバ製造装置１に用いられる紫外線硬化装置８Ｂの第２例を示す構成図である。本例の紫外線硬化装置８Ｂは、光ファイバ通過空間７を形成する内管６と該光ファイバ通過空間７内の光ファイバに向けて紫外線を照射する図示していない紫外線光源とを有する複数の（図示した例では４つの）紫外線硬化装置ユニット５を、光ファイバ流れ方向に沿って複数段並べている点は、前述した第１例の紫外線硬化装置８Ａと同じであるが、本例の紫外線硬化装置８Ｂは、複数の紫外線硬化装置ユニット５のうち最上段の紫外線硬化装置ユニット５の光ファイバ通過空間７のみを雰囲気の酸素濃度を１．０％〜４．０％の範囲とするために、最上段の紫外線硬化装置ユニット５の内管６下部に雰囲気調整装置１１を接続した構成になっている。
【００２７】
紫外線硬化型樹脂中の反応開始剤ラジカルの反応速度は数ミリ秒程度であるので、複数の紫外線照射装置ユニット５を多段に配置した紫外線硬化装置８を用いた光ファイバ装置の場合、光ファイバが紫外線硬化樹脂で被覆された後、光ファイバが最初に通過する紫外線照射装置の内管内の酸素濃度のみ１．０％以上、４．０％以下に制御すればよい。こうすることにより、全紫外線照射装置内の酸素濃度を制御するよりも簡便であり、効率もよい。
【００２８】
本実施形態の光ファイバ製造装置１によれば、光ファイバ通過空間７の雰囲気の酸素濃度を１．０％〜４．０％の範囲とすることによって、内管６への揮発物質付着に起因する紫外線硬化装置８Ａ，８Ｂの照度低下及び揮発物質の増加に伴う排気差圧の増大を防ぐことができ、光ファイバ外周に塗布された紫外線硬化型樹脂液を効率よく硬化させて良好な表面性状からなる被覆層をもった光ファイバ素線９を製造することができる。
【実施例】
【００２９】
［実施例１］
図１に示す光ファイバ製造装置１を用い、図２に示すように紫外線硬化装置８Ａ内の光ファイバが通過する内管６内の酸素濃度を変化させて、光ファイバ素線９を１０時間製造した。この光ファイバ製造中排気差圧変化を測定した。また光ファイバ製造終了後、紫外線照度計を用い、紫外線硬化装置８Ａの照度を測定した。光ファイバ製造終了時の酸素濃度と照度低下との関係及び酸素濃度と排気差圧変化との関係を図３に示す。
【００３０】
図３において、照度低下率は、光ファイバ製造前の紫外線硬化装置８Ａの照度からの比である。図３より、紫外線硬化装置８Ａの内管６内の酸素濃度が１．０％以上であれば、照度低下は１０％以下に抑えられることがわかる。
また、酸素濃度を４．０％以下に抑えられれば、揮発成分付着に起因する排気差圧上昇は、正常時の１．５倍程度に抑えられ、線ぶれは発生しない。酸素濃度が４．０％以上であると、排気差圧も急激に高くなり、紡糸中の線ぶれが発生し、コーティング不良を引き起こす要因となった。
また、酸素濃度１．０〜４．０％の範囲で製造した光ファイバ素線の表面性状は良好であった。
【００３１】
［実施例２］
図３に示す紫外線硬化装置８Ｂを用いた以外は、実施例１と同様に光ファイバ製造を行ったところ、実施例１と同様の結果が得られた。図３に示す紫外線硬化装置８Ｂでは、光ファイバ裸線３の外周に紫外線硬化型樹脂液を塗布した後、最初に通過する紫外線硬化装置ユニット５（以下、紫外線照射装置１と記す。）の内管６の酸素濃度のみ管理し、それ以外の紫外線硬化装置ユニット５の内管の酸素濃度は管理しなくても良く、実施例１よりも製造管理が容易になる。
【００３２】
［実施例３］
図３に示す紫外線硬化装置８Ｂにおいて、光ファイバに樹脂を塗布した後、紫外線照射装置１の光ファイバ通過空間７である内管６の長さを変えて光ファイバ素線の製造を行い、実施例１と同様にして光ファイバ素線の表面硬化性の調査を行った。製造された光ファイバ素線の張力変化を測定し、紫外線照射装置１の内管長（ｍｍ）と張力変化（ｇｆ）との関係を図５に示す。
図５に示すように、表面性状の良好な光ファイバ素線を製造するためには、紫外線硬化装置１の内管長を２００ｍｍ以上とする必要がある。一方、装置の長大化を考慮すると、この内管長１は１０００ｍｍ以下とするのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の光ファイバ製造装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の紫外線硬化装置の第１例を示す構成図である。
【図３】本発明の紫外線硬化装置の第２例を示す構成図である。
【図４】実施例１の実験結果を示すグラフである。
【図５】実施例３の実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３４】
１…光ファイバ製造装置、２…光ファイバ線引き装置、２Ａ…ヒータ、３…光ファイバ裸線、４…塗布装置、５…紫外線硬化装置ユニット、６…内管、７…光ファイバ通過空間、８Ａ，８Ｂ…紫外線硬化装置、９…光ファイバ素線、１０…ターンプーリ、１１…雰囲気調整装置、１２…排気系、１３…酸素濃度計、Ｐ…光ファイバ母材。
【図１】
2006312563.tif 000003
【図２】
2006312563.tif 000004
【図３】
2006312563.tif 000005
【図４】
2006312563.tif 000006
【図５】
2006312563.tif 000007