(57)【要約】【課題】製造後の光ファイバ素線において被覆の割れが生じ難い光ファイバ素線の製造方法及び製造装置を実現する。【解決手段】被覆を構成する紫外線硬化樹脂のうち、少なくとも当該被覆の表層を構成する紫外線硬化樹脂が未硬化状態の光ファイバ素線の各点に対して、紫外線を照射する１次照射部（１０６）と、１次照射部（１０６）から得られる、少なくとも被覆の表層を構成する紫外線硬化樹脂が硬化した光ファイバ素線の各点に対して、紫外線を照射する２次照射部（１０８）と、を含む。２次照射部（１０８）に突入する直前の光ファイバ素線の温度が、５０℃以上３００℃以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被覆を構成する紫外線硬化樹脂のうち、少なくとも当該被覆の表層を構成する紫外線硬化樹脂が未硬化状態の光ファイバ素線の各点に対して、紫外線を照射する第１の照射工程と、
上記第１の照射工程を実施して得られる、少なくとも上記被覆の表層を構成する紫外線硬化樹脂が硬化した上記光ファイバ素線の各点に対して、紫外線を照射する第２の照射工程と、を含み、
上記第２の照射工程を実施する直前の上記光ファイバ素線の温度が、５０℃以上３００℃以下である、
ことを特徴とする光ファイバ素線の製造方法。
【請求項２】
上記第１の照射工程を実施した直後の上記光ファイバ素線の温度が、３００℃以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ素線の製造方法。
【請求項３】
自然冷却によって上記第２の照射工程を実施する直前の上記光ファイバ素線の温度が５０℃以上３００℃以下となるように、上記第１の照射工程が実施されてから上記第２の照射工程が実施されるまでの上記光ファイバ素線の走行路の長さが設定されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバ素線の製造方法。
【請求項４】
被覆を構成する紫外線硬化樹脂のうち、少なくとも当該被覆の表層を構成する紫外線硬化樹脂が未硬化状態の光ファイバ素線の各点に対して、紫外線を照射する第１の照射部と、
上記第１の照射部によって上記紫外線が照射されることにより得られる、少なくとも上記被覆の表層を構成する紫外線硬化樹脂が硬化した上記光ファイバ素線の各点に対して、紫外線を照射する第２の照射部と、を含み、
上記第２の照射部によって上記紫外線が照射される直前の上記光ファイバ素線の温度が、５０℃以上３００℃以下である、
ことを特徴とする光ファイバ素線の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ素線の製造方法に関する。また、光ファイバ素線の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ素線は、（１）ガラス製の光ファイバ裸線と、（２）光ファイバ素線の側面を覆う、樹脂製の被覆と、により構成されている。被覆は、光ファイバ裸線への側圧を緩和し、耐外傷性を向上させる役割を担う。光ファイバ素線の製造においては、光ファイバ裸線の側面に紫外線硬化樹脂を塗布した後、紫外線を照射することによりこの紫外線硬化樹脂を硬化させて被覆を形成することが一般的である。
【０００３】
また、光ファイバ素線の製造においては、紫外線を照射する複数の照射工程を設けることが知られている。例えば、特許文献１には、第１の照射工程により紫外線硬化樹脂の表層を硬化した後、第２の照射工程により内部の層を硬化することが記載されている。また、特許文献２には、第１の照射工程により紫外線硬化樹脂を部分的に硬化させた光ファイバ素線を、冷却ガスが流れる冷却管を通過させることにより冷却し、第２の照射工程を実施することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−７７９１８号公報（２０１４年５月１日公開）
【特許文献２】平１０−２９７９４２号公報（１９９８年１１月１０日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の光ファイバ素線の製造方法においては、光ファイバ素線の被覆のうち内部の層の硬化が充分でないと、製造後の光ファイバ素線において被覆の割れが生じ得るという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造後の光ファイバ素線において被覆の割れが生じ難い光ファイバ素線の製造方法及び製造装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の光ファイバ素線の製造方法は、被覆を構成する紫外線硬化樹脂のうち、少なくとも当該被覆の表層を構成する紫外線硬化樹脂が未硬化状態の光ファイバ素線の各点に対して、紫外線を照射する第１の照射工程と、上記第１の照射工程を実施して得られる、少なくとも上記被覆の表層を構成する紫外線硬化樹脂が硬化した上記光ファイバ素線の各点に対して、紫外線を照射する第２の照射工程と、を含み、上記第２の照射工程を実施する直前の上記光ファイバ素線の温度が、５０℃以上３００℃以下である、ことを特徴とする。
【０００８】
また、上記の課題を解決するために、本発明の光ファイバ素線の製造装置は、被覆を構成する紫外線硬化樹脂のうち、少なくとも当該被覆の表層を構成する紫外線硬化樹脂が未硬化状態の光ファイバ素線の各点に対して、紫外線を照射する第１の照射部と、上記第１の照射部によって上記紫外線が照射されることにより得られる、少なくとも上記被覆の表層を構成する紫外線硬化樹脂が硬化した上記光ファイバ素線の各点に対して、紫外線を照射する第２の照射部と、を含み、上記第２の照射部によって上記紫外線が照射される直前の上記光ファイバ素線の温度が、５０℃以上３００℃以下である、ことを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、第１の照射工程（第１の照射部）により少なくとも被覆の表層が硬化された光ファイバ素線は、第２の照射工程（第２の照射部）に突入する直前において、その温度が５０℃以上３００℃以下である。この温度範囲で突入した光ファイバ素線に紫外線を照射することにより、被覆の表層以外の部分である内部の層が、従来よりも充分に硬化される。これにより、製造後の工程において被覆に側圧がかかっても、被覆の割れの発生頻度が低減する。
【００１０】
本発明に係る光ファイバ素線の製造方法においては、上記第１の照射工程を実施した直後の上記光ファイバ素線の各点の温度が、３００℃以下である、ことが好ましい。
【００１１】
上記の構成によれば、第２の照射工程に突入する直前における光ファイバ素線の温度を、より確実に５０℃以上３００℃以下にすることができる。
【００１２】
本発明に係る光ファイバ素線の製造方法においては、自然冷却によって上記第２の照射工程を実施する直前の上記光ファイバ素線の温度が５０℃以上３００℃以下となるように、上記第１の照射工程が実施されてから上記第２の照射工程が実施されるまでの上記光ファイバ素線の走行路の長さが設定されている、ことが好ましい。
【００１３】
上記の構成によれば、冷却部等の構成を追加することなく、上記の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、製造後の光ファイバ素線において被覆の割れが生じ難い光ファイバ素線の製造方法及び製造装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の各実施形態において製造される光ファイバ素線の横断面を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る光ファイバ素線の製造装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態において１次照射部のＵＶランプ及び２次照射部のＵＶＬＥＤからそれぞれ出射される紫外線のスペクトルの一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る１次照射部を構成する第１照射ユニットの断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る２次照射部を構成する第２照射ユニットの断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態において、２次照射部に突入する直前の光ファイバ素線の温度と、製造後の１次被覆の硬化度との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る光ファイバ素線の製造方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の各実施形態に係る光ファイバの製造装置及び製造方法について説明する。なお、各実施形態において、同一の構成及び工程には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１７】
〔光ファイバ素線の構成〕
まず、後述する各実施形態に係る光ファイバの製造装置及び製造方法により製造される光ファイバ素線１０について、図１を参照して説明する。図１は、光ファイバ素線１０の横断面（光軸に直交する断面）を示す断面図である。
【００１８】
光ファイバ素線１０は、円柱状の光ファイバ裸線１１と、光ファイバ裸線１１の側面を覆う被覆１２と、を備えている。
【００１９】
光ファイバ裸線１１は、円柱状のコア１１ａと、コア１１ａの側面を覆う円筒状のクラッド１１ｂと、により構成される。コア１１ａ及びクラッド１１ｂは、何れも石英ガラスにより構成されている。ただし、クラッド１１ｂを構成する石英ガラスの屈折率は、コア１１ａを構成する石英ガラスの屈折率よりも低い。コア１１ａとクラッド１１ｂとの屈折率差は、例えば、コア１１ａを構成する石英ガラスに屈折率を上昇させるためのドーパント（例えば、ゲルマニウム）を添加することによって、あるいは、クラッド１１ｂを構成する石英ガラスに屈折率を低下させるためのドーパント（例えば、フッ素）を添加することによって形成される。なお、クラッド１１ｂの屈折率をコア１１ａの屈折率よりも低くするのは、コア１１ａに光を閉じ込める機能を光ファイバ裸線１１に付与するためである。
【００２０】
被覆１２は、光ファイバ裸線１１の側面（クラッド１１ｂの外側面）を覆う円筒状の１次被覆１２ａと、１次被覆１２ａの外側面を覆う円筒状の２次被覆１２ｂと、により構成されている。１次被覆１２ａ及び２次被覆１２ｂは、何れも紫外線硬化樹脂により構成されている。ただし、１次被覆１２ａを構成する紫外線硬化樹脂のヤング率は、２次被覆１２ｂを構成する紫外線硬化樹脂のヤング率よりも低い。１次被覆１２ａと２次被覆１２ｂとのヤング率差は、例えば、１次被覆１２ａ及び２次被覆１２ｂを構成する紫外線硬化樹脂の重合度を異ならせることにより形成される。なお、２次被覆１２ｂのヤング率を相対的に高く、１次被覆１２ａのヤング率を相対的に低くするのは、硬質の２次被覆１２ｂにより耐外傷性を向上させると共に、軟質の１次被覆１２ａにより衝撃吸収性を向上させるためである。
【００２１】
１次被覆１２ａ及び２次被覆１２ｂを構成する紫外線硬化樹脂には、それぞれ、光重合開始剤が含まれている。これらの紫外線硬化樹脂の硬化は、光重合開始剤の吸収波長帯に属する波長を有する紫外線により開始される。なお、硬化時の温度が高いほど、２次被覆１２ｂを構成する紫外線硬化樹脂の硬化が進みやすく、１次被覆１２ａを構成する紫外線硬化樹脂の硬化が進みにくい傾向がある。また、硬化時の温度が低いほど、２次被覆１２ｂを構成する紫外線硬化樹脂の硬化が進みにくく、１次被覆１２ａを構成する紫外線硬化樹脂の硬化が進みやすい傾向がある。
【００２２】
〔第１の実施形態〕
（光ファイバの製造装置の構成）
本発明の第１の実施形態に係る製造装置１の構成について、図２を参照して説明する。図２は、製造装置１の構成を示すブロック図である。
【００２３】
製造装置１は、光ファイバ素線１０（図１参照）を製造するための装置であり、線引部１０１、冷却部１０２、裸線外径測定部１０３、塗布部１０４、素線外径測定部１０５、１次照射部１０６、引取部１０７、２次照射部１０８、及び巻取部１０９を備えている。これらの構成要素は、光ファイバ素線１０の走行経路に沿ってこの順に配置される。さらに、製造装置１は、裸線外径測定部１０３及び素線外径測定部１０５から取得したモニタ信号を参照して塗布部１０４及び引取部１０７を制御する制御部１１０を備えている。また、製造装置１は、複数のプーリ１１１＿１〜１１１＿６を備えている。光ファイバ素線１０の走行経路は、これらのプーリ１１１＿１〜１１１＿６によって規定される。
【００２４】
なお、１次照射部１０６は、本発明における第１の照射部の一例を構成する。また、２次照射部１０８は、本発明における第２の照射部の一例を構成する。
【００２５】
線引部１０１は、光ファイバ裸線１１の母材となるプリフォームを線引きするための手段である。本実施形態においては、加熱炉を線引部１０１として用いる。プリフォームは、この加熱炉により加熱され、溶融する。そして、溶融したプリフォームは、自重により引き伸ばされる。このように、プリフォームを溶融して引き伸ばすことを、「線引き」という。線引部１０１において線引きされたプリフォームは、線引部１０１の下方に配置された冷却部１０２に送り込まれる。
【００２６】
冷却部１０２は、線引きされたプリフォームを冷却するための手段である。本実施形態においては、冷却筒を冷却部１０２として用いる。線引きされたプリフォームは、この冷却筒内を流れる冷却ガスにより冷却され、硬化する。これにより、光ファイバ裸線１１が得られる。冷却部１０２において得られた光ファイバ裸線１１は、光ファイバ裸線１１の外径を測定するための裸線外径測定部１０３を経由した後、冷却部１０２の下方に配置された塗布部１０４に送り込まれる。
【００２７】
塗布部１０４は、被覆１２の母材となる未硬化状態の紫外線硬化樹脂を光ファイバ裸線１１の側面に塗布するための手段である。本実施形態においては、２つの塗布ダイスが重ねて設けられた二重塗布ダイスを塗布部１０４として用いる。光ファイバ裸線１１の側面には、上流側の塗布ダイスによって、１次被覆１２ａの母材となる未硬化状態の紫外硬化樹脂が塗布され、１次被覆１２ａの外側面には、下流側の塗布ダイスによって、２次被覆１２ｂの母材となる未硬化状態の紫外線硬化樹脂が塗布される。これにより、１次被覆１２ａ及び２次被覆１２ｂが共に未硬化状態である光ファイバ素線１０が得られる。この状態の光ファイバ素線１０のことを、以下、光ファイバ素線１０αと記載する。塗布部１０４において得られた光ファイバ素線１０αは、光ファイバ素線１０αの外径を測定するための素線外径測定部１０５を経由した後、塗布部１０４の下方に配置された１次照射部１０６に送り込まれる。
【００２８】
なお、塗布部１０４が塗布する紫外線硬化樹脂の厚みは、可変であり、素線外径測定部１０５にて測定された光ファイバ素線１０αの外径に基づいて、制御部１１０により制御されている。制御部１１０は、光ファイバ素線１０αの外径が予め定められた値よりも小さい場合、塗布する紫外線硬化樹脂の厚み増加するように塗布部１０４を制御する。逆に、制御部１１０は、光ファイバ素線１０αの外径が予め定められた値よりも大きい場合、塗布する紫外線硬化樹脂の厚みが減少するように塗布部１０４を制御する。これにより、得られる光ファイバ素線１０の外径を予め定められた値に近づけることができる。
【００２９】
１次照射部１０６は、光ファイバ素線１０αに対して、低酸素雰囲気化においてＵＶランプ（紫外線ランプ）を用いて紫外線を照射するための手段である。本実施形態においては、ＵＶランプを光源とするｎ個（ｎは１以上の自然数）のＵＶランプユニット１０６＿１〜１０６＿ｎを、１次照射部１０６として用いる。各ＵＶランプユニット１０６＿ｉ（ｉは１以上ｎ以下の自然数）の構成については、参照する図面を代えて後述する。なお、図２においては、ｎ＝３の場合を例示しているが、１次照射部１０６を構成するＵＶランプユニット１０６＿ｉの個数は任意である。
【００３０】
被覆１２の母材となる紫外線硬化樹脂は、１次照射部１０６におけるＵＶランプを用いた紫外線照射によって、外側から順に硬化していく。１次照射部１０６におけるＵＶランプを用いた紫外線照射では、主に２次被覆１２ｂを構成する紫外線硬化樹脂が硬化する。ただし、１次照射部１０６におけるＵＶランプを用いた紫外線照射が完了した段階では、少なくとも２次被覆１２ｂの表層を構成する紫外線硬化樹脂が十分に硬化していればよく、その余の紫外硬化樹脂は、未硬化状態であっても、半硬化状態であっても構わない。この状態の光ファイバ素線１０のことを、以下、光ファイバ素線１０βと記載する。１次照射部１０６において得られた光ファイバ素線１０βは、プーリ１１１＿１を経由した後、引取部１０７に送り込まれる。プーリ１１１＿１は、光ファイバ素線１０βの走行経路を重力方向に平行な第１方向（図２における下方向）から重力方向に垂直な第２方向（図２における右方向）に変えるターンプーリとして機能する。
【００３１】
引取部１０７は、光ファイバ素線１０βを特定の引取速度で引き取るための手段である。ここで、引取速度とは、引取部１０７が単位時間あたりに引き取る光ファイバ素線１０βの長さのことである。本実施形態においては、キャプスタンを引取部１０７として用いる。引取部１０７により引き取られた光ファイバ素線１０βは、プーリ１１１＿２〜１１１＿６を経由した後、引取部１０７の側方に配置された２次照射部１０８に送り込まれる。ここで、プーリ１１１＿５は、第１方向と平行に（図２における上下方向に）変位可能なダンサープーリである。このプーリ１１１＿５を第１方向に（図２における下方向に）付勢することによって、光ファイバ素線１０βに張力が掛けられる。
【００３２】
なお、引取部１０７の引取速度は、可変であり、裸線外径測定部１０３にて測定された光ファイバ裸線１１の外径に基づいて、制御部１１０により制御されている。制御部１１０は、光ファイバ裸線１１の外径が予め定められた値よりも小さい場合、引取速度が低下するように引取部１０７を制御する。逆に、制御部１１０は、光ファイバ裸線１１の外径が予め定められた値よりも大きい場合、引取速度が上昇するように引取部１０７を制御する。これにより、得られる光ファイバ裸線１１の外径を予め定められた値に近づけることができる。
【００３３】
２次照射部１０８は、ＵＶＬＥＤ（紫外線発光ダイオード）を用いて光ファイバ素線１０βに紫外線を照射するための手段である。本実施形態においては、ＵＶＬＥＤを光源とするｍ個（ｍは１以上の自然数）のＵＶＬＥＤユニット１０８＿１〜１０８＿ｍを、２次照射部１０８として用いる。各ＵＶＬＥＤユニット１０８＿ｊ（ｊは１以上ｍ以下の自然数）の構成については、参照する図面を代えて後述する。なお、図２においては、ｍ＝２の場合を例示しているが、２次照射部１０８を構成するＵＶＬＥＤユニット１０８＿ｊの個数は任意である。
【００３４】
被覆１２の母材となる紫外線硬化樹脂のうち、１次照射部１０６におけるＵＶランプを用いた紫外線照射でも未だ十分に硬化していない紫外線硬化樹脂は、２次照射部１０８におけるＵＶＬＥＤを用いた紫外線照射によって硬化が完了する。２次照射部１０８におけるＵＶＬＥＤを用いた紫外線照射では、主に１次被覆１２ａを構成する紫外線硬化樹脂が硬化する。これにより、光ファイバ素線１０が得られる。２次照射部１０８において得られた光ファイバ素線１０は、巻取部１０９に送り込まれる。
【００３５】
巻取部１０９は、光ファイバ素線１０を巻き取るための手段である。本実施形態においては、第２方向に平行な回転軸を有する巻取ドラム１０９ａと、第２方向と平行に変位可能なプーリ１０９ｂを、巻取部１０９として用いる。巻取ドラム１０９ａを回転させながら、プーリ１０９ｂを第２方向と平行に往復移動させることによって、光ファイバ素線１０が巻取ドラム１０９ａに均等に巻き取られる。
【００３６】
以上のように、製造装置１においては、１次照射部１０６の光源として、ＵＶランプを用いると共に、２次照射部１０８の光源として、ＵＶＬＥＤを用いている。これは、以下の理由による。
【００３７】
ＵＶＬＥＤは、ＵＶランプに比べて消費電力が小さい。また、ＵＶＬＥＤは、高温になりにくいため、冷却装置を簡略化することができ、その結果、運転時の消費電力を更に抑えることができる。また、ＵＶＬＥＤには、高温環境下で生じ得る紫外線硬化樹脂の劣化を抑えることができるというメリットがある。しかしながら、１次照射部１０６の光源として、ＵＶＬＥＤを用いると、次のような問題を生じる。
【００３８】
すなわち、図３に示すように、ＵＶＬＥＤから発せられる紫外線は、ＵＶランプから発せられる紫外線に比べてスペクトル幅が狭い。そのため、ＵＶＬＥＤのピーク波長が、２次被覆１２ｂに含まれる光重合開始剤の吸収波長と異なる可能性が高い。加えて、２次被覆１２ｂは、硬化時のファイバ温度が高いほど硬化が進みやすい傾向がある。そのため、１次照射部１０６にＵＶＬＥＤを用いると、２次被覆１２ｂの表層を構成する紫外線硬化樹脂を１次照射部１０６において十分に硬化することができない可能性が高くなる。そうすると、光ファイバ素線１０βがプーリ１１１＿１に接触した際に、２次被覆１２ｂの表面がプーリ１１１＿１に付着して剥離されるといった問題を生じる。
【００３９】
そこで、製造装置１においては、１次照射部１０６の光源として、ＵＶランプを用いることによって、これらの問題を回避している。
【００４０】
さらに、製造装置１は、上述の１次照射部１０６において、次の構成を採用する。
【００４１】
すなわち、１次照射部１０６は、光ファイバ素線１０αに対して、ＵＶランプを用いた紫外線照射を、酸素濃度が２％以下の低酸素雰囲気下で行う。これは、紫外線硬化樹脂の酸素による硬化阻害を防止するためである。具体的には、１次照射部１０６は、ＵＶランプから発光される紫外線を照射する光ファイバ素線１０αが走行する石英管に、酸素濃度が２％以下の不活性ガスが流れるよう構成される。
【００４２】
また、１次照射部１０６は、光ファイバ素線１０αの各点に対して、ＵＶランプを用いた紫外線照射を、０．０１秒以上行うよう構成される。これは、２次被覆１２ｂの少なくとも表層を構成する紫外線硬化樹脂を十分に硬化させるための照射時間である。なお、照射時間とは、光ファイバ素線１０αの各点が、１次照射部１０６による紫外線照射区間に進入してから進出するまでの時間をいう。例えば、線引速度が３０００メートル／分であることを想定する。この場合、０．０１秒の照射時間を確保するためには、１次照射部１０６における低酸素雰囲気下での照射区間の長さが、０．６メートル以上となるよう構成すればよい。
【００４３】
さらに、１次照射部１０６は、光ファイバ素線１０αの各点に対して、ＵＶランプを用いた紫外線の照射時間が、０．０７秒以下となるよう構成される。これは、２次被覆１２ｂの少なくとも表層を構成する紫外線硬化樹脂を十分に硬化させながらも、ＵＶランプによる高温環境下で生じ得る紫外線硬化樹脂の劣化を防止するための照射時間である。例えば、線引速度が１０００メートル／分であることを想定する。この場合、照射時間を０．０７秒以下にするためには、１次照射部１０６における低酸素雰囲気下での照射区間の長さが、１．２メートル以下となるよう構成すればよい。
【００４４】
さらに、製造装置１は、上述の２次照射部１０８において、次の構成を採用してもよい。
【００４５】
すなわち、２次照射部１０８は、ＵＶＬＥＤとして、１次被覆１２ａを構成する紫外線硬化樹脂に含まれる光重合開始材の吸収波長を有する紫外線を発光するＵＶＬＥＤを用いてもよい。これは、本実施形態では、光ファイバ素線１０βでは、１次照射部１０６を通過したことによって２次被覆１２ａを構成する紫外線硬化樹脂がある程度硬化している可能性が高い。そのため、光ファイバ素線１０βにおいて、被覆１２の母材となる紫外線硬化樹脂のうち未だ硬化が十分でない部分は、主に１次被覆１２ａを構成する紫外線硬化樹脂であると考えられるからである。
【００４６】
（ＵＶランプユニット及びＵＶＬＥＤユニットの構成）
１次照射部１０６を構成するＵＶランプユニット１０６＿ｉの構成について、図４を参照して説明する。図４は、ＵＶランプユニット１０６＿ｉの断面図である。
【００４７】
ＵＶランプユニット１０６＿ｉは、筐体１０６ａと、筐体１０６ａを貫通する石英管１０６ｂと、筐体１０６ａの内部に収容されたＵＶランプ１０６ｃと、筐体１０６ａの内部において石英管１０６ｂ及びＵＶランプ１０６ｃを取り囲む反射板１０６ｄと、を備えている。ＵＶランプ１０６ｃとしては、例えば、メタルハライドランプを挙げることができる。ＵＶランプ１０６ｃから発せられた紫外線は、直接、又は、反射板１０６ｄにて反射された後、石英管１０６ｂの内部を走行する光ファイバ素線１０αに照射される。
【００４８】
なお、筐体１０６ａには、冷却用ガスを筐体１０６ａ内に給気するための給気口１０６ａ１と、この冷却用ガスを筐体１０６ａ外に排気するための排気口１０６ａ２とが設けられている。筐体１０６ａの内部に収容されたＵＶランプ１０６ｃは、この冷却用ガスによって冷却される。
【００４９】
また、ＵＶランプユニット１０６＿ｉは、さらに、筐体１０６ａから上方に突出した石英管１０６ｂの上端を収容する上部キャップ１０６ｅと、筐体１０６ａから下方に突出した石英管１０６ｂの下端を収容する下部キャップ１０６ｆと、を備えている。上部キャップ１０６ｅには、低酸素濃度の不活性ガスを上部キャップ１０６ｅ内に供給するための給気口１０６ｅ１が設けられており、下部キャップ１０６ｆには、この不活性ガスを下部キャップ１０６ｆ外に排気するための排気口１０６ｆ１が設けられている。不活性ガスとしては、例えば、窒素、アルゴン、又はヘリウムが挙げられる。上部キャップ１０６ｅ、石英管１０６ｂ、及び下部キャップ１０６ｆの内部は、この不活性ガスにより満たされる。このため、石英管１０６ｂの内部を走行する光ファイバ素線１０αは、低酸素雰囲気下で紫外線を照射されることになる。
【００５０】
本実施形態では、このようなＵＶランプユニット１０６＿１〜３が、連続して配置される。各ＵＶランプユニット１０６＿ｉにおいて紫外線が照射される区間の合計の長さは、引取速度の変化に伴い照射時間が０．０１秒以上０．０７秒以下となる長さであるものとする。
【００５１】
次に、２次照射部１０８を構成するＵＶＬＥＤユニット１０８＿ｊの構成について、図５を参照して説明する。図５は、ＵＶＬＥＤユニット１０８＿ｊの断面図である。
【００５２】
ＵＶＬＥＤユニット１０８＿ｊは、筐体１０８ａと、筐体１０８ａを貫通する石英管１０８ｂと、筐体１０８ａの内部に収容されたＵＶＬＥＤバー１０８ｃと、筐体１０８ａの内部においてＵＶＬＥＤバー１０８ｃと対向するように石英管１０８ｂを取り囲む反射板１０８ｄと、を備えている。ＵＶＬＥＤバー１０８ｃは、複数のＵＶＬＥＤ素子１０８ｃ１〜１０８ｃ５を直線状に並べた紫外線光源である。ＵＶＬＥＤバー１０８ｃから発せられた紫外線は、直接、又は、反射板１０８ｄにて反射された後、石英管１０８ｂの内部を走行する光ファイバ素線１０βに照射される。
【００５３】
（２次照射部１０８に突入する直前のファイバ素線１０βの温度）
２次照射部１０８に突入する直前の光ファイバ素線１０βの温度は、５０℃以上３００℃以下であることが好ましい。このため、本実施形態においては、自然冷却によって２次照射部１０８へ突入する直前の光ファイバ素線１０βの温度が５０℃以上３００℃以下となるように、１次照射部１０６から２次照射部１０８までの光ファイバ素線１０βの走行経路の長さを十分に長く取っている。なお、光ファイバ素線１０βの自然冷却による温度下降速度は、例えば、４００℃毎秒以上１４００℃毎秒以下の範囲である。ただし、光ファイバ素線１０βの自然冷却による温度下降速度は、線引速度に応じて変化する。したがって、１次照射部１０６から２次照射部１０８までの光ファイバ素線１０βの走行経路の長さも、線引速度に応じた値に設定される。
【００５４】
ここで、２次照射部１０８に突入する直前の光ファイバ素線１０βの温度が５０℃以上３００℃以下であることが好ましい理由について、図６を参照して説明する。図６は、２次照射部１０８に突入する直前の光ファイバ素線１０βの温度と、製造された光ファイバ素線１０を構成する１次被覆１２ａの硬化度との関係を示すグラフである。ここでは、１次被覆１２ａの硬化度を示す指標として、ゲル分率を用いている。図６に示すグラフによれば、２次照射部１０８に突入する直前の光ファイバ素線１０βの温度が５０℃以上３００℃以下であるときに、１次被覆１２ａのゲル分率が８５％以上となることが分かる。
【００５５】
製造後の工程において、光ファイバ素線１０に側圧が掛かると、被覆１２に割れを生じることがある。本願発明者らが得た知見によれば、（１）１次被覆１２ａのゲル分率が８０％未満であるとき、被覆１２に割れが生じる光ファイバ素線１０は全体の数十％であり、（２）１次被覆１２ａのゲル分率が８０％以上８５％未満であるとき、被覆１２に割れが生じる光ファイバ素線１０は全体の数％であり、（３）１次被覆１２ａのゲル分率が８５％以上であるとき、被覆１２に割れを生じる光ファイバ素線１０は発生しない。したがって、２次照射部１０８に突入する直前の光ファイバ素線１０βの温度が５０℃以上３００℃以下である場合、１次被覆１２ａのゲル分率が８５％以上となり、その結果、被覆１２に生じる得る割れを防止することができる。
【００５６】
さらに、好ましくは、２次照射部１０８に突入する直前の光ファイバ素線１０βの温度は、６３℃以上１００℃以下であることが望ましい。この場合、１次被覆１２ａのゲル分率がさらに上がり、その結果、被覆１２に生じる得る割れをさらに防止することができる。
【００５７】
（１次照射部１０６を通過した直後のファイバ素線１０βの温度）
１次照射部１０６を通過した直後の光ファイバ素線１０βの温度は、３００℃以下であることが好ましい。なぜなら、１次照射部１０６を通過した直後の光ファイバ素線１０βの温度が３００℃以下であれば、２次照射部１０８に突入する直前の光ファイバ素線１０βの温度を確実に３００℃以下にすることができるからである。
【００５８】
なお、１次照射部１０６における光ファイバ素線１０αの温度上昇速度は、３０００℃／秒以上２４０００℃／秒以下である。例えば、１次照射部１０６における光ファイバ素線１０αの温度上昇速度が３０００℃／秒である場合、光ファイバ素線１０αが１次照射部１０６を通過する時間が０．１秒以下になるように線引速度を設定すれば、１次照射部１０６を通過した直後の光ファイバ素線１０βの温度を３００℃以下に抑えることができる。また、１次照射部１０６における光ファイバ素線１０αの温度上昇速度が２４０００℃／秒である場合、光ファイバ素線１０αが１次照射部１０６を通過する時間が０．０１２５秒以下になるように線引速度を設定すれば、１次照射部１０６を通過した直後の光ファイバ素線１０βの温度を３００℃以下に抑えることができる。
【００５９】
また、光ファイバ
【００６０】
（光ファイバ素線の製造方法）
本発明の第１の実施形態に係る光ファイバ素線１０の製造方法Ｓ１について、図７を参照して説明する。図７は、光ファイバ素線１０の製造方法Ｓ１を示すフローチャートである。製造方法Ｓ１は、光ファイバ素線１０（図１参照）を製造するための方法であり、以下に説明する工程Ｓ１０１〜Ｓ１０９を含んでいる。
【００６１】
工程Ｓ１０１：線引部１０１は、光ファイバ裸線１１の母材となるプリフォームを線引きする。
【００６２】
工程Ｓ１０２：冷却部１０２は、工程Ｓ１０１にて線引きされたプリフォームを冷却する。これにより、光ファイバ裸線１１が得られる。
【００６３】
工程Ｓ１０３：裸線外径測定部１０３は、工程Ｓ１０２にて得られた光ファイバ裸線１１の外径を測定し、外径の測定値を表すモニタ信号を制御部１１０に提供する。
【００６４】
工程Ｓ１０４（塗布工程）：塗布部１０４は、工程Ｓ１０３にて外径を測定された光ファイバ裸線１１の側面に、被覆１２の母材となる未硬化状態の紫外線硬化樹脂を塗布する。詳細には、塗布部１０４は、光ファイバ裸線１１の外側面に、１次被覆１２ａの母材となる未硬化状態の紫外硬化樹脂を塗布する作業と、１次被覆１２ａの外側面に、２次被覆１２ｂの母材となる未硬化状態の紫外線硬化樹脂を塗布する作業とを一括して実施する。これにより、光ファイバ素線１０αが得られる。
【００６５】
なお、工程Ｓ１０４にて塗布される紫外線硬化樹脂の厚みは、後述する工程Ｓ１０５で測定される光ファイバ素線１０αの外径に基づく制御部１１０の制御により調整される。
【００６６】
工程Ｓ１０５：素線外径測定部１０５は、工程Ｓ１０４にて得られた光ファイバ素線１０αの外径を測定し、外径の測定値を表すモニタ信号を制御部１１０に提供する。
【００６７】
工程Ｓ１０６（第１の照射工程）：１次照射部１０６は、工程Ｓ１０５にて得られた光ファイバ素線１０αに、ＵＶランプを用いて紫外線を照射する。これにより、主に２次被覆１２ｂの母材となる紫外線硬化樹脂が硬化し、光ファイバ素線１０βが得られる。少なくとも２次被覆１２ｂの表層を構成する紫外線硬化樹脂は、本工程において十分に硬化される。このとき、得られた光ファイバ素線１０βの温度は、３００℃以下である。
【００６８】
工程Ｓ１０７：引取部１０７は、工程Ｓ１０６にて得られた光ファイバ素線１０βを特定の引取速度で引き取る。
【００６９】
なお、工程Ｓ１０７にて光ファイバ素線１０βを引き取る引取速度は、前述した工程Ｓ１０３で測定された光ファイバ裸線１１の外径に基づく制御部１１０の制御により調整される。
【００７０】
工程Ｓ１０８（第２の照射工程）：２次照射部１０８は、工程Ｓ１０７にて引き取られた光ファイバ素線１０βに、ＵＶＬＥＤを用いて紫外線を照射する。これにより、主に１次被覆１２ａの母材となる紫外線硬化樹脂が硬化し、光ファイバ素線１０が得られる。なお、工程Ｓ１０８を実施する直前の光ファイバ素線１０βの温度は、工程Ｓ１０６の実施後に自然冷却され、５０℃以上３００℃以下となっている。
【００７１】
工程Ｓ１０９：巻取部１０９は、工程Ｓ１０８にて得られた光ファイバ素線１０を巻取ドラム１０９ａに巻き取る。これにより、巻取ドラム１０９ａに巻き取られた光ファイバ素線１０が得られる。
【００７２】
なお、上述した工程Ｓ１０６において、１次照射部１０６によるＵＶランプを用いた紫外線照射は、前述したように、酸素濃度が２％以下の低酸素雰囲気下で０．０１秒以上行われる。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態は、被覆を構成する紫外線硬化樹脂の少なくとも表層を含む部分が未硬化状態の光ファイバ素線の各点に対して、酸素濃度が２％の低酸素雰囲気下で、ＵＶランプによる紫外線照射を０．０１秒以上行う。その後、本実施の形態は、光ファイバ素線の各点に対して、ＵＶＬＥＤによる紫外線照射を行う。
【００７４】
ここで、２次被覆１２ｂに含まれる光重合開始剤の吸収波長は、ＵＶランプから発せられるスペクトル幅が広帯域の紫外線に含まれる可能性が高い。また、２次被覆１２ｂは、硬化時のファイバ温度が高いほど硬化が進みやすい傾向がある。
【００７５】
したがって、本実施形態は、光ファイバ素線１０の製造工程の前段の照射において、２次被覆１２ｂの少なくとも表層を十分に硬化させることができる。その結果、本実施形態は、１次被覆１２ａ及び２次被覆１２ｂを一括して塗布する製造装置１において、従来よりも表面性の悪化が生じにくい光ファイバ素線１０を製造することができる。
【００７６】
（変形例）
本実施形態では、１次照射部１０６を構成するＵＶランプユニット１０６＿１〜１０６＿３において、それぞれ酸素濃度が２％以下の低酸素雰囲気下で照射が行われるものとして説明した。ただし、１次照射部１０６を構成するＵＶランプユニット１０６＿ｉのうち、下流側の１つ以上のＵＶランプユニット１０６＿ｉにおける紫外線照射は、必ずしも低酸素雰囲気下で実施されなくてもよい。つまり、上流側の１つ以上のＵＶランプユニット１０６＿ｉにより０．０１秒以上の照射時間が確保されれば、残りの下流側のＵＶランプユニット１０６＿ｉでは、紫外線の照射は空気中で行われても構わない。すなわち、そのような下流側のＵＶランプユニット１０６＿ｉ内には、低酸素濃度の不活性ガスが流れていなくてもよい。
【００７７】
これは、１次照射部１０６の上流側のＵＶランプユニット１０６＿ｉで２次被覆１２ｂを構成する紫外線硬化樹脂の表層が十分に硬化すれば、その余の紫外線硬化樹脂は露出していないため、酸素による硬化阻害を防止する必要がないからである。
【００７８】
このように構成した場合、本発明における第１の照射工程が、１次照射部１０６のうち低酸素雰囲気下で紫外線を照射する上流側の１つ以上のＵＶランプユニット１０６＿ｉにより実施される。その後、本発明における第４の照射工程が、１次照射部１０６のうち空気中で紫外線を照射する下流側の残りのＵＶランプユニット１０６＿ｉにより実施される。その後、本発明における第２の照射工程が、２次照射部１０８により実施される。
【００７９】
また、本実施形態では、光ファイバ素線１０の被覆１２が、１次被覆１２ａ及び２次被覆１２ｂの２層からなる例について説明した。ただし、本実施形態は、被覆１２が１層からなる場合にも適用可能である。その場合、本実施形態において、塗布部１０４が、被覆１２を形成する紫外線硬化樹脂を光ファイバ裸線１１に塗布するよう構成すればよい。
【００８０】
また、本実施形態では、１次照射部１０６から２次照射部１０８までの区間における光ファイバ素線１０βの冷却が、自然冷却によって実現されている。しかしながら、本発明は、これに限定されない。すなわち、１次照射部１０６から２次照射部１０８までの区間における光ファイバ素線１０βの冷却は、強制冷却によって実現することも可能である。この場合、１次照射部１０６から２次照射部１０８までの区間に、強制冷却する冷却部を設ける。この冷却部は、２次照射部２０８に突入する直前の温度が５０℃以上３００℃以下となるように光ファイバ素線１０βを冷却する。なお、この冷却部は、例えば、冷却ガスが流れる冷却筒によって構成される。
【００８１】
また、本実施形態では、１次照射部１０６における紫外線照射がＵＶランプによって実現されており、２次照射部１０８における紫外線照射がＵＶＬＥＤによって実現されている。しかしながら、本発明は、これに限定されない。すなわち、１次照射部１０６における紫外線照射は、ＵＶＬＥＤによって実現することも可能である。また、２次照射部１０８における紫外線照射は、ＵＶランプによって実現することも可能である。
【００８２】
〔付記事項〕
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものでなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８３】
１                    製造装置
１０                      光ファイバ素線
１１ａ                    コア
１１ｂ                    クラッド
１２ａ                    １次被覆
１２ｂ                    ２次被覆
１１                      光ファイバ裸線
１０１            線引部
１０２            冷却部
１０３            裸線外径測定部
１０４                    塗布部
１０５            素線外径測定部
１０６            １次照射部
１０７            引取部
１０８            ２次照射部
１０９            巻取部
１１０            制御部
１１１            プーリ
１０６ａ、１０８ａ        筐体
１０６ｂ、１０８ｂ        石英管
１０６ｃ                  ＵＶランプ
１０８ｃ                  ＵＶＬＥＤバー
１０６ａ１、１０６ｅ１    給気口
１０６ａ２、１０６ｆ２    排気口
１０６ｄ、１０８ｄ        反射板
【図１】
2019099436.tif 000003
【図２】
2019099436.tif 000004
【図３】
2019099436.tif 000005
【図４】
2019099436.tif 000006
【図５】
2019099436.tif 000007
【図６】
2019099436.tif 000008
【図７】
2019099436.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成31年2月15日(2019.2.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被覆を構成する紫外線硬化樹脂のうち、少なくとも当該被覆の表層を構成する紫外線硬化樹脂が未硬化状態の光ファイバ素線の各点に対して、紫外線ランプが発する紫外線を照射する第１の照射工程と、
上記第１の照射工程を実施して得られる、少なくとも上記被覆の表層を構成する紫外線硬化樹脂が硬化した上記光ファイバ素線の各点に対して、紫外線発光ダイオードが発する紫外線を照射する第２の照射工程と、を含み、
上記第２の照射工程を実施する直前の上記光ファイバ素線の温度が、５０℃以上３００℃以下である、
ことを特徴とする光ファイバ素線の製造方法。
【請求項２】
上記第１の照射工程を実施した直後の上記光ファイバ素線の温度が、３００℃以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ素線の製造方法。
【請求項３】
自然冷却によって上記第２の照射工程を実施する直前の上記光ファイバ素線の温度が５０℃以上３００℃以下となるように、上記第１の照射工程が実施されてから上記第２の照射工程が実施されるまでの上記光ファイバ素線の走行路の長さが設定されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバ素線の製造方法。
【請求項４】
被覆を構成する紫外線硬化樹脂のうち、少なくとも当該被覆の表層を構成する紫外線硬化樹脂が未硬化状態の光ファイバ素線の各点に対して、紫外線ランプが発する紫外線を照射する第１の照射部と、
上記第１の照射部によって上記紫外線が照射されることにより得られる、少なくとも上記被覆の表層を構成する紫外線硬化樹脂が硬化した上記光ファイバ素線の各点に対して、紫外線発光ダイオードが発する紫外線を照射する第２の照射部と、を含み、
上記第２の照射部によって上記紫外線が照射される直前の上記光ファイバ素線の温度が、５０℃以上３００℃以下である、
ことを特徴とする光ファイバ素線の製造装置。