(57)【要約】      （修正有）【課題】光ファイバ延伸装置及び延長された照射装置並びに非直線経路によるファイバの硬化装置の提供【解決手段】プレフォーム１１０から裸光ファイバ１１４を延伸する工程と、裸光ファイバ１１４を流体ベアリング１１６内の流体からなる流体クッションの領域と接触させる工程と、裸光ファイバ１１４が流体クッションの領域にわたって延伸されるときに裸光ファイバ１１４を第２の経路に沿って方向変換する工程と、裸光ファイバ１１４を一次コーティング材料で一次コーティングする工程と、一次コーティングされた光ファイバ１１４を照射区域Ｌｐで照射して少なくとも部分的に硬化する工程と、一次コーティングされた光ファイバ１１４を二次コーティングする工程と、二次コーティングされた光ファイバ１１４を別の照射区域Ｌｓで照射して、二次コーティングを少なくとも部分的に硬化する工程とを含む、光ファイバ１１４を製造する方法。【選択図】図１
2015214475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを製造する方法であって、
裸光ファイバをプレフォームから第１の経路に沿って少なくとも２０ｍ／秒の延伸速度で延伸する工程と、
前記裸光ファイバを流体ベアリング内の流体からなる流体クッションの領域と接触させる工程であって、前記光ファイバが、２つの側壁の間に保持され、前記裸光ファイバは前記溝の領域に配置され、前記溝内に前記流体が１つの開口を通って流入し、前記溝内の前記裸光ファイバより下に存在する圧力差の結果として前記裸光ファイバを前記溝内で実質的に浮上させ、それにより、前記裸光ファイバより上に存在する圧力に比べて前記流体によって生じた、より高い圧力によって生じた前記圧力差が、前記溝内の前記裸光ファイバより下に供給される、接触させる工程と、
前記裸光ファイバが前記流体クッションの領域にわたって延伸されるときに前記裸光ファイバを第２の経路に沿って方向変換する工程と、
前記裸光ファイバを一次コーティング材料で一次コーティングする工程と、
前記一次コーティングされた光ファイバを照射区域Ｌｐにおいて照射して、該光ファイバを紫外線光に露光する間に前記一次コーティングを少なくとも部分的に硬化する工程と、
前記一次コーティングされた光ファイバを二次コーティング材料で二次コーティングする工程と、
前記二次コーティングされた光ファイバを、前記照射区域Ｌｐとは別の照射区域Ｌｓにおいて照射して、該光ファイバを紫外線光に露光する間に前記二次コーティングを少なくとも部分的に硬化する工程と
を含み、
前記照射区域ＬｐとＬｓとの合計が全長Ｌを有し、Ｌが少なくとも２メートルであることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記全長Ｌが少なくとも５メートルであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記一次コーティングおよび／または二次コーティングされた光ファイバが、少なくとも３００Ｗ／インチ（約１１８Ｗ／ｃｍ）の平均出力を有する紫外線源によって照射されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記一次コーティングおよび／または二次コーティングされた光ファイバが、少なくとも５００Ｗ／インチ（約１９５Ｗ／ｃｍ）の平均出力を有する紫外線源によって照射されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記照射区域ＬｐとＬｓとの計内のコートされた光ファイバの全滞留時間が０．５秒未満であることを特徴とする、請求項１から４いずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記延伸速度が３０〜１００ｍ／秒であることを特徴とする、請求項１から５いずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記延伸速度が３０〜７０ｍ／秒であることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
裸光ファイバを加熱されたガラス源から２０ｍ／秒以上の延伸速度で延伸する工程と、
裸光ファイバを、少なくとも２つの側壁によって画定された溝を含む流体からなる流体ベアリング内の流体クッションの領域と接触させる工程であって、前記溝内に前記流体が１つの開口を通って流入し、前記溝内の前記裸光ファイバより下に存在する圧力差の結果として前記裸光ファイバを前記溝内で実質的に浮上させるために十分である前記溝の領域内に保持し、それにより、前記裸光ファイバより上に存在する圧力に比べて、前記流体によって生じた、より高い圧力によって生じた前記圧力差が、前記溝内の前記裸光ファイバより下に供給される、接触させる工程と、
前記裸光ファイバが前記流体ベアリング内の流体クッションの領域にわたって延伸されるときに、該裸光ファイバを第２の経路に沿って方向変換する工程と、
前記裸光ファイバを一次光学コーティングする工程と、
前記一次光学コーティングされた光ファイバを照射区域Ｌｐ内に第１の滞留時間の間維持することによって該一次光学コーティングされた光ファイバを照射する工程と、
前記一次光学コーティングされた光ファイバを二次光学コーティングする工程と、
前記二次光学コーティングされた光ファイバを、前記照射区域Ｌｐとは別の照射区域Ｌｓ内に第２の滞留時間の間維持することによって該二次光学コーティングされた光ファイバを照射する工程と
を含み、
前記第１の滞留時間と第２の滞留時間との合計である全滞留時間が０．０１〜０．５秒であり、
前記照射区域ＬｐとＬｓとの合計が全長Ｌを有し、Ｌが少なくとも２メートルであることを特徴とする、光ファイバを製造する方法。
【請求項９】
前記裸光ファイバが３０ｍ／秒以上の延伸速度でおよび約２５〜２００グラムの延伸張力で延伸されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記流体ベアリングに入る前記裸光ファイバの温度が１０００℃から３０００℃であり、前記流体ベアリングに入る前記裸光ファイバの温度は、流体ベアリングを通して放出されかつ該ファイバを前記流体ベアリング内に支持する流体の温度より少なくとも５００℃高く、それにより、前記流体ベアリングが前記光ファイバを少なくとも２００℃冷却することを特徴とする、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
光ファイバを加熱されたガラス源から２０ｍ／秒以上の延伸速度で延伸する工程と、
裸光ファイバを、少なくとも２つの側壁によって画定された溝を含む流体からなる流体ベアリング内の流体クッションの領域と接触させる工程であって、前記溝内に前記流体が１つの開口を通って流入し、前記溝内の前記裸光ファイバより下に存在する圧力差の結果として前記裸光ファイバを前記溝内で実質的に浮上させるために十分である前記溝の領域内に保持し、それにより、前記裸光ファイバより上に存在する圧力に比べて、前記流体によって生じた、より高い圧力によって生じた前記圧力差が、前記溝内の前記裸光ファイバより下に供給される、接触させる工程と、
前記光ファイバが流体ベアリング内の流体クッションの領域にわたって延伸されるときに、該光ファイバを第２の経路に沿って方向変換する工程と、
前記光ファイバを一次重合性コーティングする工程と、
前記一次重合性コーティングされた光ファイバを紫外線照射区域Ｌｐに維持することによって前記一次重合性コーティングを少なくとも部分的に硬化する工程と、
前記一次重合性コーティングされた光ファイバを二次重合性コーティングする工程と、
前記二次重合性コーティングされた光ファイバを、前記照射区域Ｌｐとは別の照射区域Ｌｓに維持することによって前記二次重合性コーティングを硬化する工程と
を含み、前記照射区域ＬｐとＬｓとの合計の全長Ｌが少なくとも２メートルであることを特徴とする、光ファイバを製造する方法。
【請求項１２】
前記光ファイバが３０ｍ／秒以上の延伸速度で延伸されることを特徴とする、請求項８または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記全長Ｌが少なくとも３メートルであることを特徴とする、請求項１、８または１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記裸光ファイバを溝内で流体に接触させる工程をさらに含み、
前記溝は２つの少なくとも実質的に平行な側壁により画定され、
前記流体の流体圧力が選択され、
前記裸光ファイバは、幅を有する前記２つの側壁の間の前記溝の領域内に保持され、
前記流体圧力および幅は、ベルヌーイ効果により、少なくとも実質的に前記溝内の中心に前記裸光ファイバを位置させるのに十分であることを特徴とする請求項１から７いずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを形成する方法および装置に関し、より詳しくは、改良された特性を有する光ファイバを形成する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは通信の分野においてますます重要な役割を担っており、しばしば既存の銅線に取って代わっている。この伝送形式は、光線を光学透明ファイバを通して送ることによって行われる。伝送中の光線による干渉またはその分損を最小にして光ファイバの使用をより良い通信技術にしなければならないので、光ファイバは、信号の損失または信号のひずみをもたらすいかなる環境からも保護されなければならない。ファイバのコーティングはこのような技術の１つである。光ファイバをコートしてファイバの表面を磨耗または水から生じうる損傷から保護し、ファイバの強度を維持し、ファイバの曲げから生じる伝送損を防ぐ。
【０００３】
光ファイバは典型的に、ガラスコア、ガラスクラッド、および少なくとも２つのコーティング、すなわち、一次（または内側）コーティングおよび二次（または外側）コーティングを含有する。ファイバが形成された直後に適用される一次コーティングは、ファイバが曲げられ、ケーブル接続されるかまたはスプールされる時に衝撃を緩和してガラスファイバのコアを保護する緩衝器として役立つ。二次コーティングは一次コーティングの上に適用され、加工および使用する間にガラスファイバへの損傷を防ぐ強靭な保護外側層として機能する。両方のコーティングが典型的に、（例えば、紫外線光による照射によって）硬化され、固化してファイバの耐用年数にわたって構造的完全性を維持する必要がある。
【０００４】
光ファイバを製造するための通常の技術および製造プロセスは一般に、製造の諸段階によって直線経路に沿って光ファイバを下方に延伸する工程を有する。しかしながら、この技術は、光ファイバの製造の改善および修正に対する著しい妨げとなっている。例えば、光ファイバの直線生産に対応する装置は通常、上から下に配列され、それによって、システム全体に高さを増すことなくプロセスを追加または修正することを困難にする。場合によっては、直線生産システムへの追加は、（例えば、延伸塔が既存の建築の天井またはその近くにある場合）建築ハウジングに高さを増す付加的な構造物を必要とする。このような障害は、光ファイバの製造システムおよび設備を修正または更新するためにかなりのコストを要する。
【０００５】
例えば、ファイバが、ファイバコーティングを硬化する紫外線照射装置内にある時間が少なくなるので、ファイバの延伸速度を増加させることは難しい。しかしながら、直線生産システムにより多くの照射装置またはより大きな照射装置を加えることは難しい。システム全体に高さを増すことなく、（照射装置内をより速く移動するファイバに対処する）付加的な照射装置を加えるために利用可能なスペースは典型的にはほとんどない。既存のシステムに高さを増すことはシステムにかなりのコストが追加される場合があるので、システム全体の高さを増すことを必要とせずに付加的な照射装置のためにスペースが利用可能であるファイバ延伸システムが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの態様は光ファイバを製造する方法を包含し、前記方法は、（ｉ）裸光ファイバをプレフォームから第１の経路に沿って少なくとも１０ｍ／秒の速度で延伸する工程と、（ｉｉ）前記裸光ファイバを流体ベアリング内の流体の領域と接触させ、前記裸光ファイバが前記流体クッションの領域にわたって延伸されるときに前記裸光ファイバを第２の経路に沿って方向変換する工程と、（ｉｉｉ）前記裸光ファイバをコートする工程と、（ｉｖ）前記コートされたファイバを少なくとも１つの照射区域において照射して、光ファイバを紫外線光に露光する間に前記コーティングを少なくとも部分的に硬化する工程とを含む、光ファイバを製造する方法を含む。
【０００７】
本発明のさらに別の特徴および利点は以下の詳細な説明に示され、一つには、当業者にはその説明から容易に明らかであり、または特許請求の範囲に続く詳細な説明、ならびに添付された図面など、ここに説明されるように本発明を実施することによって認識される。
【０００８】
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は本発明を示し、特許請求されるように本発明の性質と特徴を理解するための概要または枠組みを提供することを意図するものであることは理解されるはずである。添付した図面は、本発明のさらなる理解を提供するために与えられ、本願明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は、本発明の様々な実施態様を示し、説明とともに、本発明の原理および作用を明確にするのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】光ファイバの製造システムを示す。
【図２】光ファイバの製造システムに使用するための流体ベアリングの分解図を示す。
【図３】光ファイバの製造システムのためのテーパー状領域を有する流体ベアリングの側面の平面図を示す。
【図４】流体ベアリングの領域の図３の一部の拡大図を示す。
【図５】流体ベアリングの一部の前方平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のこの好ましい実施態様への参照をここで詳細に行うが、その例は、添付した図面に示される。
【００１１】
本発明は、流体ベアリングの使用によって非直線路に沿って光ファイバを製造するための新規なシステムおよび方法を提供する。本発明の実施形態は、図１〜５（図面全体にわたって同じ数は同じかまたは相当する要素を示す）の図面と併せて本明細書において詳細に説明される。
【００１２】
延伸速度が大きくなると、光ファイバの製造コストを低減する。光ファイバをコートするとき、高い延伸速度において、ファイバのコアを保護することができる均一な強いコーティングを製造することが重要である。しかしながら、コートされたばかりのファイバが照射装置内で十分な停止時間を与えられないとき（例えば、ファイバが照射デバイスを通して非常に速く延伸されるとき）、ファイバのコーティングは十分に硬化しない場合があり、ファイバは、コーティングの離層、不均一なコーティング、より弱いコーティング、またはファイバの光学パラメーターの望ましくない変化などの欠点がある。これらの欠点に対処するために、硬化される十分な時間の間、光ファイバを照射区域内に維持することによって光ファイバは本発明によって照射される。本発明の１つの利点は、それがより速い延伸速度を可能にし、より長い照射区域を提供してファイバのコーティングを十分に硬化することである。
【００１３】
本発明は、延伸された光ファイバを照射するための改良された方法を包含し、不十分なコーティングの硬化に伴う欠点を低減する。本明細書において使用されるとき、コートされたファイバを露光する「照射」は、好ましくは紫外線光で照射するために移動され、コーティングを少なくとも部分的に硬化する。以下の説明からよりよく理解されるように、本発明の方法および装置は、ファイバを製造するための先行技術の方法と比べて十分に硬化されたコーティングを有する延伸された、ドープトガラス光ファイバの比較的高速度、高い引張応力の形成を可能にする場合がある。
【００１４】
前述の内容を達成するために、本発明の実施形態は、ファイバを加熱されたガラス源から延伸する工程と、裸光ファイバを流体ベアリングの流体クッションの領域と接触させる工程と、裸光ファイバが流体クッションの領域にわたって延伸されるときに裸光ファイバを少なくとも第２の経路に沿って方向変換する工程とを有する、光ファイバを製造するためのシステムおよび方法を包含する。
【００１５】
本発明のさらなる実施形態によって、光ファイバを、光ファイバプレフォームなどの加熱されたガラス供給源から１０ｍ／秒以上の延伸速度で、好ましくは２０ｍ／秒以上、さらにより好ましくは３０ｍ／秒以上の延伸速度で延伸する工程と、その後に、光ファイバが好ましくは１００℃未満、さらにより好ましくは８０℃未満に冷却される冷却工程とを含む、高速度で光ファイバを製造する方法が提供される。
【００１６】
本明細書において使用されるとき、用語「照射区域」は、コートされた光ファイバを例えば紫外線光によって照射してファイバコーティングを少なくとも部分的に硬化する、延伸炉から下流の領域を指す。好ましい実施形態において、照射区域のファイバの平均照射率（本明細書において平均出力とも称される）は、４００Ｗ／ｃｍ未満、例えば３００Ｗ／ｃｍ未満、好ましくは８０Ｗ／ｃｍ超、例えば１１０Ｗ／ｃｍ〜２８０Ｗ／ｃｍであってもよい。例えば、平均出力は、３００Ｗ／インチ（約１１８Ｗ／ｃｍ）または５００Ｗ／インチ（約１９５Ｗ／ｃｍ）、もしくは６００Ｗ／インチ（約２４０Ｗ／ｃｍ）であってもよい。用語「紫外線光」は約１５０ｎｍ〜約４２０ｎｍの波長を有する光を指す。
【００１７】
本明細書において使用されるとき語句「裸光ファイバ」は、保護コーティング層をその外面に適用する前の（例えば、裸光ファイバがポリマー系材料でコートされる前の）、プレフォームから直接に延伸された光ファイバを意味する。本発明は、裸光ファイバを、保護コーティングがそれに適用される前に製造の諸段階にわたって非直線経路に沿って移動させることを可能にすることによって融通性を提供し、従って付加的な（またはより長い）照射装置のためにより大きな縦方向の空間を提供する。さらに、後で本明細書に記載されるように、本発明の実施形態のシステムおよび方法は非直線経路を提供するだけでなく、製造中の光ファイバの冷却およびさらなる加工を補助する。
【００１８】
図１を参照して、光ファイバを製造するためのシステム１００の例が示される。図１に示された実施形態において、プレフォーム１１０を炉１１２内に配置し、ファイバをそこから延伸して裸光ファイバ１１４を形成する。プリフォーム１１０は、光ファイバの製造に適したいかなるガラスまたは材料から作られてもよい。裸光ファイバ１１４がプレフォーム１１０から延伸されて炉１１２を出ると、裸光ファイバは、（複数の流体ベアリングとして図１に示された）少なくとも１つの固定流体ベアリング１１６と接触し、実質的に第１のまたは縦方向の経路（Ｙ）に沿う移動から第２の経路（Ｚ）にシフトする。第２の経路（Ｚ）は、ほぼ水平方向にまたは第１の経路に直交して方向付けられてもよいが、ベアリング１１６は、保護コーティングがそれに適用される前にいずれかの非直線経路に沿って光ファイバを方向変換することができる。光ファイバ１１４を少なくとも１つの固定流体ベアリング１１６によって誘導して、任意の冷却機構１１８を通過させてもよく、または固定流体ベアリング１１６によって所望の温度に冷却することができる。任意のまたは付加的な冷却機構１１８（例示せず）は光ファイバを冷却するための当該技術分野において公知のいかなる機構でもありうることが指摘される。好ましくは、冷却機構１１８は、空気中での冷却よりも速い速度でのファイバの冷却を促進することができるガスが充填される。
【００１９】
必要ならば、任意の付加的な流体ベアリングを用いて、裸光ファイバ１１４を第１および第２のベアリング１１６の整列によって形成された実質的に水平方向の経路（Ｚ）から実質的に縦方向の経路（Ｙ）（またはいずれかの他の第３の経路）に戻すことができる。図１に示された実施形態において、光ファイバ１１４は３つの流体ベアリング１１６を通過し、次にコートされ、硬化される。しかしながら、より少ない、またはより多い流体ベアリング１１６を利用してもよい。
【００２０】
本発明の一次および二次コーティングの組成物を硬化する方法は、使用されているコーティング組成物および任意の重合開始剤の性質に応じて熱的、化学的または放射線によって行われてもよい。本出願のために放射線は、赤外線、可視光線、原子放射線、化学線および紫外線、ならびにイオン化線、例えばＸ線、電子ビーム、アルファ線、ベータ線、ガンマ線等の適用を意味する。本出願のために「硬化」、「硬化性」、および「硬化された」は、部分的に、実質的にまたは完全に硬化されたコーティング、および部分的に、実質的にまたは完全に硬化されうるコーティングのための組成物を包含する。一次および二次コーティング組成物は好ましくは、放射線、より好ましくは紫外放射線で硬化される（一次および二次コーティングの両方が、コーティングの両方を適用した直後に硬化されうることは理解される）。紫外（ＵＶ）放射線が使用される場合、好ましくは、コーティングは少なくとも約０．２Ｊ／ｃｍ２、より好ましくは約０．５〜約１．０Ｊ／ｃｍ２の線量レベルで硬化される。
【００２１】
光ファイバの製造において一般に使用されるコーティング材料は、紫外線（ＵＶ）光への露光によって硬化可能であるウレタンアクリレート系組成物である。この材料は液体状態のファイバの表面に適用され、引き続いて、硬化のために紫外線光に露光される。コーティング材料は１つまたは複数の層として適用されてもよく、２層コーティングシステムが好ましい実施形態である。一次コーティングは通常、ファイバの表面に直接に適用され、二次コーティングは、一次コーティングの上に適用される。図１の実施形態において、ファイバが最後の流体ベアリング１１６を出た後、それは一次コーター装置１２０Ａ（すなわち、一次コーティング）に誘導され、そこで一次保護コーティング層１２１Ａが裸光ファイバ１１４の外面に適用される。一次コーター装置１２０Ａを出た後、湿潤保護層１２１Ａを有する光ファイバ（もう裸ではない）は、典型的に少なくとも１つの紫外線光源を含有する少なくとも１つの照射装置１２２Ａによって硬化される。繊維１１４は次に、二次コーター装置１２０Ｂを通過し、そこでそれは、照射装置１２２Ａと同様な少なくとも１つの照射装置１２２Ｂ内で硬化される二次コーティング材料の層１２１Ｂでコートされる。
【００２２】
ファイバは、システム内の様々な他の加工段階を経ることができる（例示せず）。延伸機構１２８（本明細書において張力調整システムとも称される）を用いて、光ファイバが、図１に示されたシステム全体にわたって延伸され、最終的にファイバ貯蔵スプール（例示せず）上に巻き取られるときに、それに必要な引張応力を提供する。
【００２３】
非接触直径測定装置、さらなるファイバ冷却装置、およびスプール巻取り装置など、付加的な従来の工程段階を含めてもよい。このような付加的な工程段階は慣例的であり、明快にするために示されない。
【００２４】
光ファイバ１１４が流体ベアリング１１６（本明細書において後で説明される）の上に移動されるとき、各々の流体ベアリング１１６上の流体クッションの領域が裸光ファイバ１１４を冷却する。例えば、図１を参照して、延伸炉を出る光ファイバ１１４は、流体ベアリング１１６に入るときに約１０００℃〜３０００℃の温度を有することができる。流体ベアリングは、光ファイバを支持する移動流体ストリームを使用するので、光ファイバは、延伸炉のすぐ外側に存在するような、室温の非移動空気中でファイバが冷却するよりも速い速度で冷却される。光ファイバと流体ベアリング内の流体（好ましくは室温の空気である）との間の温度差が大きくなればなるほど、流体ベアリングが光ファイバ１１４を冷却する能力が大きくなる。別の実施形態において、流体ベアリング１１６を通って放出された流体を実際に冷却して、光ファイバをさらに速い速度で冷却することができる。流体クッションの領域に対応付けられた流体は光ファイバ１１４に十分な冷却を提供することができ、その結果、それをコーティング装置１２０に直接に移動させることができ、保護層を裸光ファイバ１１４の外面に適用して、コートされたファイバ１２１を製造することができる。１つの実施形態において、流体ベアリング１１６の流体クッションの領域は、裸光ファイバ１１４に対して非反応性である流体（例えば、空気、ヘリウム）を含有することができる。流体は、光ファイバがコートされる前にファイバを所望の温度に冷却することを可能にする。
【００２５】
冷却を提供することに加えて、複数流体ベアリング１１６を利用する図１の配列は、裸光ファイバ１１４を実質的に直線的な配列（Ｙ）から実質的に非直線的な配列（Ｙ＋Ｚ）にシフトするときにより良い安定性を提供することができる。理論によって限定されることを意図しないが、複数流体ベアリング１１６を互いに隣接して配列させることによって、光ファイバ１１４を流体クッションの１つの領域から次の領域に移動させるために必要とされる精度をより容易に制御することができる。もちろん、任意の順に配列された、任意の数の所望の経路を提供する、１つのベアリング集成体を含めて任意の数のベアリング集成体（本明細書において後で説明される）を用いて光ファイバを製造することができることは理解されるはずである。
【００２６】
これまで、非直線経路で光ファイバを製造するためのシステムおよび方法が説明された。本明細書に記載したように、このようなシステムおよび方法は１つまたは複数のベアリング集成体を導入することができる。図２および３は、本明細書に記載された光ファイバを製造するために使用できるベアリング集成体２１６の実施形態を示す。図２および３に示された実施形態において、ベアリング集成体２１６（時々「流体ベアリング」と称される）は、第１のプレート２３０、第２のプレート２３２、内側部材２３６および第１および第２のプレートの少なくとも一方の少なくとも１つの開口２３４を備える。第１のプレート２３０および第２のプレート２３２は金属から製造されてもよく、弧状外面２３８、２３９を備え、互いに対向する面上に位置決めされうる。第１のプレート２３０および第２のプレート２３２はファスナー（例えば、ボルト２４０）によって接続され、流体がベアリング集成体２１６を通過し得るようにプレート２３０、２３２を一緒に結合する。各々のプレート２３０、２３２の弧状外面２３８、２３９は一般に、各プレート２３０、２３２の各々の円周に沿って存在する。第１のプレート２３０および第２のプレート２３２は各々、各内側の面２４２、２４４および外側の面２４３、２４５を有し、プレート２３０、２３２の内面２４２、２４４が互いに整列される。凹部分２４７は、第１のプレート２３０または第２のプレート２３２のどちらかの内面２４２、２４４の周りに少なくとも部分的に延在し、流体の流れのためのプレナムを提供する。別の実施形態において、凹部分は、後で本明細書に記載されるように、ファイバ支持溝２５０への均一な流れを提供する様々な構造を含んでもよい。
【００２７】
例示された実施形態において、第１のプレート２３０および第２のプレート２３２の弧状外面２３８、２３９は好ましくは実質的に整列され、第１のプレート２３０および第２のプレート２３２の両方の外面２３８、２３９の間の領域を形成する。この領域は、ベアリング集成体を回転させずに光ファイバがこの領域に沿って移動するように光ファイバを受容するように構成される。このファイバ支持溝２５０は、（本明細書において後で説明される）図４に示された実施形態においてより明確に例示される。少なくとも１つの開口２３４は、第１のプレート２３０および第２のプレート２３２の少なくとも１つを通過する。図２に示されるように第１のプレート２３０および第２のプレート２３２の開口２３４は、流体（例えば、空気、ヘリウムまたは他の所望の気体または液体）がベアリング集成体２１６を通って供給されることを可能にし、その結果、流体は、第１のプレート２３０と第２のプレート２３２との間に形成されるファイバ支持溝２５０においてベアリング集成体２１６を出ることができる（図３および４を参照）。
【００２８】
さらに、図２の実施形態に示されるように、ベアリング集成体２１６は、第１のプレート２３０と第２のプレート２３２との間に位置決めされた内側部材２３６を備えることができる。この内側部材２３６（例えば、シム２３７）は、流体を第１のプレート２３０および第２のプレート２３２の外面２３８、２３９の間の領域に誘導するのを助けるように構成され、その結果、流体は、予め決められた流れ方向を有するファイバ支持溝２５０を出る。内側部材２３６は、第１のプレート２３０と第２のプレート２３２との間にあり、それらの間に間隙を設ける。内側部材２３６は、流体が、予め決められた流れ方向を有するファイバ支持溝２５０を出るようにそれを誘導する。必要ならば、内側部材２３６は、複数のフィンガー（例示せず）を含むことができ、非半径流を抑えることによって流体の流れをさらに制御することができる。さらに、内側部材２３６は、第１のプレート２３０と第２のプレート２３２との間の実質的な接触を提供する封止部分として役立つ。また、内側部材は、光ファイバの出入りを容易にするノッチを備えてもよい（本明細書において後で説明される図５を参照）。
【００２９】
図３に示されるように、第１のプレート２３０および第２のプレート２３２の外面２３８、２３９の間に形成されたファイバ支持溝２５０はテーパーをつけられてもよく、そこで流体は第１のプレート２３０と第２のプレート２３２との間で出る。しかしながら、別の実施形態においてファイバ支持溝２５０は、例えば、平行なまたは逆テーパー形状を有することができる。さらに、テーパー状ファイバ支持溝２５０内の開口２６０は、光ファイバ２１４が縦に位置決めされる位置に応じて可変的である。好ましくは、使用された特定の延伸張力および延伸速度および開口２６０を通る流体流量に対して光ファイバが、１２５マイクロメートルの典型的な外径を有するファイバについて幅５００マイクロメートル未満、より好ましくは４００マイクロメートル未満、さらにより好ましくは３００マイクロメートル、最も好ましくは２００マイクロメートル未満であるファイバ支持溝２５０の部分に維持されるように、開口２６０およびファイバ支持溝２５０が構成される。従って、ファイバは好ましくは、ファイバの直径の１〜２倍、より好ましくはファイバの直径の１〜１．７５倍、最も好ましくはファイバの直径の１〜１．５倍である溝２５０の領域内に保持される。好ましくは、ファイバは、外側ファイバと各壁との間の距離がファイバ直径の０．０５〜０．５倍であるように前記溝の領域内に配置される。
【００３０】
図４は、光ファイバ２１４が流体ベアリング集成体２１６にわたって移動されるときにそれと接触して、光ファイバと流体ベアリング集成体２１６の機械部品との実質的な接触を防ぐ流体２５４の領域を有するファイバ支持溝２５０をより明確に示す図３の一部分の拡大図である。図４に示されるように、流体２５４（例えば空気）がベアリング集成体２１６内からおよび光ファイバ２１４の周りからファイバ支持溝２５０を出て、光ファイバ２１４の下に流体２５４の領域を提供し、ファイバの下に正圧をもたらし、従ってファイバの下部に作用し、支持する。流体ベアリング集成体２１６の第１のプレート２３０と第２のプレート２３２との間に形成されたファイバ支持溝２５０内にファイバ２１４が位置決めされるように圧力を最適化することができる。特に、ファイバ支持溝２５０において（すなわち、ファイバ２１４の下で）ベアリング集成体２１６を出る流体２５４は、このファイバ支持溝２５０内の特定の位置に光ファイバ２１４を維持または支持することができる一定の流体流量を有することができる。高い十分な流体圧力がファイバ支持溝２５０に提供され、光ファイバ２１４を支持し、光ファイバ２１４が流体ベアリング集成体２１６を通って移動するときに光ファイバをファイバ支持溝２５０内の所望の位置に維持する。
【００３１】
図３および４に例示された実施形態において、表示を容易にするために、テーパーをつけられた角度は、図示においてはファイバ支持溝２５０に対するテーパー開口の好ましい角度からは強調されている。実際、支持溝２５０の対向した表面の少なくとも１つおよび好ましくは両方が、好ましくは０度を超え１０度未満の角度、より好ましくは０．３〜７度、最も好ましくは０．４〜３度に各々傾けられ、その結果、ファイバ支持溝２５０の上部または外側部分の幅２６０は、ファイバ支持溝２５０の下部または内側部分２３７の幅２６０よりも広い。例えば、このような実施形態において、この領域を形成する第１のプレート２３０および第２のプレート２３２は、それぞれ、−０．６°および＋０．６°の角度に傾けられてもよい。あるいは、ファイバ支持溝２５０は、いかなる深さ、幅またはテーパーをつけられた角度を含んでもよい。テーパー状ファイバ支持溝２５０を利用して流体をファイバ支持溝２５０によって形成されたスロットに注入し、その結果、流体がファイバ支持溝２５０のより狭い内側部分に入り、ファイバ支持溝２５０のより広い外側領域を出ることによって、溝２５０を通って放出された流体のクッションにより、ファイバを溝２５０の深さ内に自己配置させる。例えば、所与の流体の流れについて、ファイバの延伸張力が増加される場合、ファイバ２１４と溝の壁との間の間隙が非常に小さくて、領域２３７の圧力が、新しいより高い引張応力を正確に相殺するほど高くなるまで、ファイバは、溝２５０内で下方に移動する。ファイバの延伸張力が減少される場合、ファイバ２１４と溝の壁との間の間隙が非常に大きくて、領域２３７の圧力が、新しいより低い引張応力を正確に相殺するほど小さくなるまで、ファイバは、溝２５０内で上方に移動する。従って溝２５０にテーパーをつけることによって、溝２５０はより広い範囲の延伸張力で作用することができる。そうでなければ、示されたような溝２５０がテーパーをつけられず延伸張力が減少される場合、ファイバはファイバ支持溝２５０から上方に移動する。
【００３２】
好ましくは、ファイバは、ファイバ直径の約１〜２倍、より好ましくはファイバ直径の約１〜１．７５倍、最も好ましくはファイバ直径の約１〜１．５倍である溝２５０の領域に配置される。溝２５０のこのような比較的狭い領域にファイバを配置することによって、ファイバは、ベルヌーイ効果のために運転中に中心に置かれる。例えばファイバが溝２５０のどちらかの対向した表面に近づくとき、空気の速度は一方の表面の最も近くで増加し、他方の表面の最も近くで減少する。ベルヌーイ効果によって、流体速度の増加は、圧力の減少と同時に生じる。結果として、１つの表面の近くの流体の流れの減少によって生じた圧力の増加は、ファイバを溝２５０の中心に押し戻す。従って、好ましい実施形態において、ファイバは、ファイバが延伸されている間、ファイバの周りにファイバ支持溝２５０から流れている流体ストリームのためにベルヌーイ効果によってファイバ支持溝２５０内に少なくとも実質的に中心に置かれる。特に、このようなセンタリングは、ファイバにその側面から衝突する流体のいかなる流れを利用することを必要とせずに行われ、例えば、溝２５０の側壁から出る流体の流れの噴射は使用されない。スロットを通って移動する流体ストリームの速度は好ましくは、ファイバがスロット２５０のテーパー状領域内に完全に配置されるようにファイバを維持するように調節される。これまで記載された実施形態において、ファイバは、ファイバの直径の約１〜２倍である溝２５０の領域に配置されるので、ファイバは、ファイバ２１４の下に存在する圧力差によって支持される（もっと正確に言えば、このように選択する場合、ファイバを支持するために同様に用いてもよい空力抵抗とは対照的である）。流体の圧力差によって溝２５０内のファイバを支持または浮上させることによって、空力抵抗を用いてファイバを浮上させる場合よりももっと低い流体の流れを用いることができる。
【００３３】
例示された実施形態において、流体ストリームは好ましくは、ファイバ支持溝２５０のより狭い内側部分を経由してファイバ支持溝２５０に入りファイバ支持溝２５０のより広い外側領域を経由して出る単一流体ストリームによって提供される。このようにして、ファイバがスロットの最も狭い部分と最も広い部分との間に浮くように、ファイバをファイバ支持溝２５０によって形成されたスロット内に完全に位置決めすることができる。テーパー状ファイバ支持溝２５０を使用して、この方法で流体の流れを領域２５０に注入することによって、ファイバ支持溝２５０によって形成された前記スロットの領域にファイバを保持することが可能であり、そこでスロットは、ファイバ支持溝２５０を通して誘導されるファイバの直径よりも１０〜１５０マイクロメートル、より好ましくは１５〜１００マイクロメートル、最も好ましくは約２４〜７０マイクロメートル大きい幅を有する。ファイバの延伸プロセスの間、ファイバはまた、外側のファイバと各壁との間の距離がファイバの直径の０．０５〜０．５倍であるように溝の領域内に保持されるのが好ましい。
【００３４】
いくつかの好ましい実施形態において、ファイバ支持溝２５０は、ファイバが流体の流れの供給源から外の方に移動するときにファイバにかかる圧力を低減するための手段を備える。圧力を解除するためのこのような手段は、上に記載されたようなテーパー状溝設計の形態で達成されうる。圧力を低減するための追加的な手段は、米国仮特許出願第６０／８６１，５８７号明細書（その全開示内容をその全体において参照によって本願明細書に組み入れる）に開示されている。
【００３５】
本明細書に記載された流体ベアリングは、光ファイバが流体クッションの領域に沿って移動することを可能にし、光ファイバとベアリング集成体との間の実際の機械的接触を防ぐかまたは実質的に防ぎ、例えば、ファイバは、プレート２３０または２３２のどちらとも接触せずにファイバ支持溝２５０内で移動する。さらに、領域のサイズおよび構成のために、流体ベアリングは、流体の流れの能動制御を必要とせずに広範囲の延伸張力にわたって機械的接触なしに領域内にファイバを維持することができる。
【００３６】
図３および４を参照して、流体の流れは、光ファイバ２１４がファイバ支持溝２５０の下部に向かって移動してシム２３７またはファイバ支持溝２５０の側面と接触しないようにするために重要である。これは、ファイバの品質がベアリング集成体との機械的接触によって損なわれないために光ファイバがまだ裸であるときに特に重要である。さらに、光ファイバ２１４がファイバ支持溝２５０の下部に対してより近く位置決めされればされるほど、所望の位置に光ファイバ２１４を維持するためにファイバ支持溝２５０内により高い圧力が必要とされると考えられる。明白であるように、溝の側面のテーパーは、溝の側面とファイバとの間の間隙をより小さくし、この必要なより高い圧力を生じさせる。
【００３７】
ファイバ支持溝２５０内のファイバの位置に影響を与える他の要因には延伸張力がある。例えば、２００ｇの引張応力で引っ張られたファイバは、同じ流体の流れが与えられたとすると１００ｇの引張応力で引っ張られたファイバよりもファイバ支持溝２５０内でより低く浮遊する。それ故に、流体ベアリングの領域を出る流体は、使用された特定のファイバ延伸速度および延伸張力について光ファイバを所望の位置に維持するために十分であることは重要である。
【００３８】
例えば、プレート２３０および２３２の間の最内側部分において約１２７マイクロメートルおよび最外側部分において約３８０マイクロメートルの幅を有するファイバ支持溝２５０を利用する実施形態において、流体流量は約０．５Ｌ／秒〜５Ｌ超／秒でありうる。このような構成および流体の流れは、８００ｋｍ／時以上の光ファイバの周りの局部流体速度をもたらすことがある。従って、いくつかの実施態様においてファイバ支持溝２５０において使用されたファイバの周りの最大流体速度は１００ｋｍ／時より速く、２００ｋｍ／時より速く、４００ｋｍ／時より速く、場合によるとさらに６００ｋｍ／時より速い。いくつかの実施態様において、ファイバ支持溝２５０において使用されたファイバの周りの最大流体速度は９００ｋｍ／時より速かった。例えば、本出願人らは、ファイバ支持溝２５０内のファイバの周りの１０００ｋｍ／時の流体の流れを良好に使用した。しかしながら、本明細書に開示された方法は確かにこれらの流体速度に限定されず、実際、流体速度は、延伸条件（例えば延伸速度、延伸張力等）および流体ベアリングの設計に応じて、ファイバがファイバ支持溝２５０内の所望の位置に配置されるように選択されうるのが好ましい。別の実施形態において、流体流量は約３Ｌ／秒〜約４Ｌ／秒でありうる。もちろん、光ファイバを所与の延伸張力において所望の位置に維持するために十分ないかなる流体流量を利用することもできる。このような高い流体の流れ速度の使用は、光ファイバの冷却を非常に容易にすることができる。ファイバの温度と流体ベアリングを通って放出される流体の温度との間の差が大きくなればなるほど、そして流体の流速が高くなればなるほど、達成されうる冷却量は大きくなる。いくつかの実施態様において、流体ベアリングに入るファイバの温度は、流体ベアリングを通って放出されかつ流体ベアリング内のファイバを支持する流体の温度よりも１００℃超、５００℃超、１０００℃超、さらに１５００℃超高くてもよい。１０メートル超／秒、好ましくは２０メートル超／秒の光ファイバの延伸速度によって上に記載された実施形態のこのような温度差を使用するとき、流体ベアリングに入るときに１１００℃の温度を有するファイバは、ファイバを流体ベアリングに通過させてファイバを１８０度だけ方向を回転させることによって室温（すなわち、約２０℃）の流体（好ましくは空気）を用いて最大１０００℃、すなわち、約１００℃まで冷却されてもよい。この非常に著しい量の冷却は、本明細書に開示されているような流体ベアリングを用いてファイバを５０℃超、２００℃超、５００℃超、７００℃超、さらに９００℃超冷却する能力を示す。ファイバのこのような冷却量が３メートル未満、より好ましくは２メートル未満、最も好ましくは１メートル未満のファイバの距離（すなわちファイバが流体ベアリングの流体クッションに露光される円周方向の距離）について達成されうることは、おそらく、さらにより重要である。しかしながら、所望の結果および製造エリアの配置に応じてファイバ／流体クッションの接触のより大きなまたはより小さな距離を使用することができる。本明細書に開示された流体ベアリングの著しい冷却能力は、光ファイバ延伸プロセス全体からヘリウム冷却装置を除去する可能性をもたらす。
【００３９】
流体ベアリング１１６の半径は重要ではない。いくつかの実施態様において、流体ベアリングは、約８〜１６ｃｍのファイバの回転半径をもたらすように構成される。より大きなまたはより小さな半径の流体ベアリングを使用することができ、もしくは例えば、より大きい冷却が望ましいかどうか（その場合、より大きい半径の流体ベアリングが好ましい場合がある）またはファイバ延伸プロセスの制約に応じて、付加的な流体ベアリングを使用することができる。
【００４０】
ガラスプレフォーム１１０は好ましくは、ドープトシリカガラスから形成される。プレフォーム１１０は、延伸されたファイバのコアまたはクラッド（存在する場合）のどちらかがドープされるように、もしくは延伸されたファイバのコアおよびクラッドの両方がドープされるように形成されてもよい。シリカガラスは、例えば、ゲルマニウム、フッ素、リンまたは塩素の１つまたは複数、またはそれらの組合せでドープされてもよい。他の適したドーパントも同様に用いてもよい。ゲルマニウムドープトファイバは、ほとんどの製造条件下で熱老化を示すことが本発明者らによって見出された。プレフォーム１１０を形成する方法および装置は公知であり、当業者によって容易に理解される。このような方法にはＩＶＤ、ＶＡＤ、ＭＣＶＤ、ＯＶＤ、ＰＣＶＤ等がある。
【００４１】
本発明の適した一次および任意の二次コーティング組成物の例が説明され、以下のように製造される。一次コーティング組成物は、アクリレートまたはメタクリレートなど、「ｍ」個のヒドロキシル官能基を有するポリオールを含む反応から形成されるオリゴマー（前記ポリオールの「ｎ」個のヒドロキシル基は、オリゴマーを形成するときに末端を形成し、「ｍ」は「ｎ」より大きい）を含む。好ましくは、一次コーティング組成物はまた、少なくとも１つのモノマー、および少なくとも１つの光開始剤を含有する。さらに、本発明の一次コーティング組成物は、場合により、任意の数の添加剤、例えば、定着剤、酸化防止剤、触媒、滑剤、コモノマー、低分子量非架橋性樹脂、および安定剤を含有することができる。いくつかの添加剤（例えば、連鎖移動剤）が作用して重合プロセスを制御することができ、それによって一次コーティング組成物から形成された重合生成物の物理的性質（例えば、弾性率、ガラス転移温度）に影響を与えることができる。他の添加剤は、一次コーティング組成物の重合生成物の完全性に影響を与えることができる（例えば、解重合または酸化分解に対して保護する）。
【００４２】
二次コーティング組成物は典型的に、重合された時にその分子が架橋されるウレタンアクリレート液を含有する。二次コーティング材料に使用するための他の適した材料、ならびにこれらの材料の選択に関連した問題は本技術分野に公知であり、Ｃｈａｐｉｎに対する米国特許第４，９６２，９９２号明細書および米国特許第５，１０４，４３３号明細書（その内容を参照によって本願明細書に組み入れる）に記載されている。
【００４３】
好ましくは、光開始剤が一次および二次コーティング組成物において使用される。光開始剤は、ガラスファイバにそれを適用した後に組成物の重合（すなわち、硬化）を引き起こすために適しているのがよい。ほとんどのアクリレート系コーティング調合物については、ケトン光開始剤および／またはホスフィンオキシド添加剤などの光開始剤が好ましい。本発明の組成物において使用されるとき、光開始剤は、急速な紫外線硬化をもたらすために十分な量（例えば、０．５〜１０重量％）で存在する。
【００４４】
光開始剤は、コーティング組成物の早期ゲル化を引き起こさずに適度な硬化速度を提供する。望ましい硬化速度は、コーティング組成物のコーティング材料の実質的な硬化（すなわち、８５％超、好ましくは９０％超、より好ましくは９５％）を引き起こすために十分な任意の速度である。線量対弾性率の曲線において測定されたとき、約２５〜約１００μｍのコーティング厚の硬化速度は、好ましくは約１．０Ｊ／ｃｍ２未満、より好ましくは約０．５Ｊ／ｃｍ２未満である。
【００４５】
一次および二次コーティング組成物の適した光開始剤には、例として１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（例えば、Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ（Ｈａｗｔｈｏｒｎｅ，Ｎ．Ｙ．）から入手可能なＩｒｇａｃｕｒｅ  １８４）、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチルペンチルホスフィンオキシド（例えば、Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌから入手可能な商用ブレンドＩｒｇａｃｕｒｅ  １８００、１８５０、および１７００）、２，２−ジメトキシル−２−フェニルアセトフェノン（例えば、Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌから入手可能なＩｒｇａｃｕｒｅ  ６５１）、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニル−ホスフィンオキシド（Ｉｒｇａｃｕｒｅ  ８１９）、（２，４，６−トリメチルベンゾイル）ジフェニルホスフィンオキシド（ＢＡＳＦ（Ｍｕｎｉｃｈ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能なＬｕｃｅｒｉｎ  ＴＰＯ）、エトキシ（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキシド（ＢＡＳＦから入手可能なＬｕｃｅｒｉｎ  ＴＰＯ−Ｌ）、およびそれらの組合せなどがある。
【００４６】
照射装置１２２Ａ、１２２Ｂは好ましくは、ファイバ１１４の出口孔として配置されてその役割を果たす開口３２３を有しかつファイバを囲むハウジング３２２を備える。円筒スリーブ状壁３２６（例えば、反射材料から形成されてもよい）は、照射装置１２２Ａ、１２２Ｂを通って延在し、その中の通路３３０を画定する。通路３３０を囲む各々の照射装置の壁３２６は、照射区域内に所望の放射線を提供する１つまたは複数の紫外線源３３２（例示せず）を備える。いくつかの照射装置を各々のコーティング工程の後に利用して所望の長さの照射区域を提供してもよい。照射装置は光ファイバ１１４を受容し、誘導するようになっている。しかしながら、他のハウジング構成および構成要素もまた使用してもよいことは理解されよう。
【００４７】
通路３３０は好ましくは、延伸されたファイバがそれを通って容易に落下できるように、その長さに沿って全ての位置において１５ｍｍ超、好ましくは約１５ｍｍ〜３０ｍｍの直径寸法Ｄを有する。照射区域の用語「長さＬ」は、全照射区域の長さ、すなわち、Ｌ＝Ｌｐ＋ＬＳ＝■ｌｉとして定義され、そこでＬＰは一次照射区域の長さであり、Ｌｓは二次照射区域の長さであり、ｌｉは、各々の単一照射装置デバイス１２２ｉによって提供された照射区域の長さであり、ｉは、利用された照射デバイスの数である。例えば、ｌｉは、１０〜５０ｃｍの長さ、例えば２５ｃｍであってもよい。システムが各々長さ２５ｃｍの合計４つの照射デバイス（照射区域に２および二次照射区域に２）を利用する場合、Ｌ＝１００ｃｍである。同様に、システムが各々長さ２５ｃｍの合計６つの照射デバイスを利用する場合、Ｌ＝１５０ｃｍである。ファイバ上に入射する紫外線出力が変化しないと仮定すると、延伸速度が速くなればなるほど、ファイバは各々の照射デバイスを通ってますます速く移動し、従ってより速く移動するファイバに同じ硬化を提供するためにより多いか、またはより長い照射デバイスのどちらかが必要とされる。全照射区域の長さＬは好ましくは約１ｍ〜１０ｍ、より好ましくは約１．５ｍ〜８ｍ、例えば約３ｍ〜７ｍである。好ましい長さＬはファイバ１１４の延伸速度に依存し、延伸速度の範囲の例は約１０ｍ／秒〜約１００ｍ／、例えば約２０ｍ／秒〜５０ｍ／秒など、約１０ｍ／秒〜７５ｍ／秒である。光ファイバ形成装置３００から下流に流体ベアリング１１６（図１に示される）が存在することによって、照射区域がより長い長さＬ（Ｌ＝Ｌｐ＋Ｌｓ）を有することができ、例えば、少なくとも１．５メートル、より好ましくは少なくとも２．５または３メートルの長さＬを有する照射区域があり、少なくとも４メートルの長さＬを有する照射区域、さらに、少なくとも５メートルの長さＬを有する照射区域を含める。少なくとも１つの実施形態において、照射区域内のファイバの全滞留時間は１秒未満、好ましくは０．５秒未満、好ましくは０．０３〜０．２秒である。
【００４８】
好ましくは、光ファイバを形成するためのシステム全体は、約１０〜３０メートルの屋根の高さを有する建築または工場など、外部要素から保護されたエリアに収容される。好ましくは炉１１２とコーティング装置１２０Ａとの間の縦方向の距離ｈは、６ｍ未満、より好ましくは５ｍ未満、さらにより好ましくは４ｍ未満である（例えば、３ｍ以下、２．５ｍ以下、２ｍ以下、１．５ｍ以下、１ｍ以下、０．７５ｍ以下、または０．５ｍ以下）。少なくとも１つの実施形態において、（全）照射区域の全長Ｌは、システム全体の縦方向の高さの少なくとも１０％、例えばシステム全体の縦方向の高さの少なくとも２０％延在することができる。さらに、照射区域の長さＬは、システム全体が収容される建築または工場の屋根と床との間の縦方向の距離の少なくとも２５％、例えばシステム全体が収容される建築または工場の屋根と床との間の縦方向の距離の少なくとも３０％延在することができる。
【００４９】
張力調整部１２８は、延伸されたファイバ１１４の引張応力を制御するためのいかなる適したデバイスであってもよい。好ましくは、張力調整デバイスは、１つまたは複数のファイバ引張応力および／または直径センサ（例示せず）からの入力を連続的に受容するマイクロプロセッサを備え、必要とされるときにファイバ１１４の引張応力を適用するように機能する。好ましい実施形態において、命令された引張応力は、メモリに記憶されたセットの直径に等しいファイバの直径を制御することに基づいている。
【００５０】
また、ファイバ１１４が通路３３０を通過するとき、ファイバ１１４は、選択された引張応力ＦＴで照射装置の内部に維持される。好ましくは、引張応力ＦＴは約２５〜２００グラムである。より好ましくは、引張応力ＦＴは約６０〜１８０グラムである。最も好ましくは、引張応力ＦＴは約９０〜１５０グラムである。一次および二次照射区域の全長Ｌは、一次および二次コーティングが十分に硬化される（すなわち、コーティング組成物の８５％超、好ましくは９０％超、より好ましくは９５％が硬化される）ように選択される。ファイバは、選択された照射滞在時間ｔＴの間、照射装置内に留まり、上に記載されたようにそれは好ましくは０．５秒未満である。好ましくは、一次照射区域内の滞在時間は０．２秒未満であり、また、一次照射区域内の滞在時間は０．２秒未満である。より好ましくは、一次照射区域内の滞在時間は０．１秒未満であり、また、一次照射区域内の滞在時間は０．１秒未満である。
【００５１】
光ファイバ炉から下流に（図１に示されるような）流体ベアリング１１６が存在することによって、照射区域は例えば少なくとも１．５メートルのより長い長さＬを有することができる。いくつかの実施形態によって、運転において、本発明の実施形態による方法は、（ｉ）光ファイバを光ファイバプレフォームなどの加熱されたガラス供給源から１０ｍ／秒以上、好ましくは２０ｍ／秒以上の延伸速度で、例えば３０ｍ／秒以上、好ましくは４０ｍ／ｓ超で延伸する工程と、その後に、（ｉｉ）ファイバを一次コーティング組成物でコートし、光ファイバを一次照射区域に滞留時間の間（少なくとも１つの実施形態において０．００５秒超および０．２５秒未満であってもよく、他の実施形態において少なくとも０．０１秒（例えば０．０２秒〜０．４秒）であってもよい）維持することによって一次コーティングを照射する工程と、（ｉｉｉ）ファイバを二次コーティング組成物でコートし、光ファイバを二次照射区域に滞留時間の間（少なくとも１つの実施形態において０．００５秒超および０．２５秒未満であってもよく、他の実施形態において少なくとも０．０１秒（例えば０．０２秒〜０．４秒）であってもよい）維持することによって少なくとも二次コーティングを照射することによる工程とを含むことができ、そこで（ａ）一次照射区域の長さＬｐは少なくとも０．５メートル、例えば少なくとも１メートルまたは少なくとも１．５メートル、好ましくは少なくとも２メートル、より好ましくは少なくとも２．５メートル、より好ましくは少なくとも３メートル、例えば４または５メートルであり、（ｂ）二次照射区域の長さＬｓは少なくとも０．５メートル、例えば少なくとも１メートル、または少なくとも１．５メートル、好ましくは少なくとも２メートル、より好ましくは少なくとも３メートル、例えば４または５メートルであり、（ｃ）全長Ｌ＝Ｌｐ＋Ｌｓが少なくとも１メートルであり、より好ましくは少なくとも２メートル、さらにより好ましくは少なくとも２．４メートルまたは２．５メートル（例えば、２．７ｍ、２．８ｍ）、好ましくは少なくとも３メートル（例えば、３．３ｍ、３．５ｍ、３．７５ｍ）、好ましくは少なくとも４メートルなど、例えば４．５、６、７または８メートルである。例えば、全長Ｌ＝Ｌｐ＋Ｌｓは２．２ｍ＜Ｌ＜３．７ｍ、または２．４ｍ＜Ｌ＜４．５ｍであってもよい。
【００５２】
高速度（２０ｍ超／秒）での延伸は大きな体積の光ファイバの製造を可能にし、次に、それを本発明の態様によってコートおよび照射して高品質のコートされたファイバを製造する。
【００５３】
本発明の様々な実施形態を示す実施例１〜１４は表２に示される。これらの実施例は８５％〜９５％のコーティングの硬化、１１８Ｗ／ｃｍの出力のファイバ上の入射紫外線に相当し、メートル単位の相当する指示長さＬｐ、Ｌｓを有する一次および二次照射区域および全長Ｌ＝Ｌｐ＋Ｌ、ならびにメートル／秒の光ファイバの指示延伸速度による光ファイバの処理を示す。これらの実施例において一次コーティング照射区域の照射時間は二次コーティング照射区域の照射時間と同じだが、コーティングの照射時間は特定のコーティング組成物に依存し、同じである必要はないことが指摘される。
【００５４】
【表１】
2015214475.tif 000003
【００５５】
本発明の範囲および精神から逸脱することなく、本発明に様々な修正および変更が実施できることは当業者には明らかであろう。従って、本発明は、添付された特許請求の範囲およびそれらの同等物の範囲内にあるならば、本発明の修正例および変更例に及ぶものとする。
【符号の説明】
【００５６】
１１０  プリフォーム
１１２  炉
１１４  光ファイバ
１１６  流体ベアリング
１１８  冷却機構
１２０Ａ  一次コーター装置
１２０Ｂ  二次コーター装置
１２２Ａ  照射装置
１２２Ｂ  照射装置
【図１】
2015214475.tif 000004
【図２】
2015214475.tif 000005
【図３】
2015214475.tif 000006
【図４】
2015214475.tif 000007
【図５】
2015214475.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月12日(2015.6.12)
【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】
光ファイバを製造する方法であって、
裸光ファイバをプレフォームから第１の経路に沿って少なくとも２０ｍ／秒の延伸速度で延伸する工程と、
前記裸光ファイバを、少なくとも２つの側壁によって画定された溝を含む流体ベアリング内の流体からなる流体クッションの領域と接触させる工程であって、前記裸光ファイバが、前記２つの側壁の間に保持されるとともに、前記溝の領域に配置され、前記溝内に前記流体が１つの開口を通って流入し、前記溝内の前記裸光ファイバより下に存在する圧力差の結果として、前記裸光ファイバを前記溝内で実質的に浮上させるために十分である前記溝の領域内に保持し、前記圧力差が、前記溝内の前記裸光ファイバより下に供給されることによって生じる、前記裸光ファイバより上に存在する圧力に比べてより高い圧力によって発生する、接触させる工程と、
前記裸光ファイバが前記流体クッションの領域にわたって延伸されるときに前記裸光ファイバを第２の経路に沿って方向変換する工程と、
前記裸光ファイバを一次コーティング材料で一次コーティングする工程と、
前記一次コーティングされた光ファイバを照射区域Ｌｐにおいて照射して、該光ファイバを紫外線光に露光する間に前記一次コーティングを少なくとも部分的に硬化する工程と、
前記一次コーティングされた光ファイバを二次コーティング材料で二次コーティングする工程と、
前記二次コーティングされた光ファイバを、前記照射区域Ｌｐとは別の照射区域Ｌｓにおいて照射して、該光ファイバを紫外線光に露光する間に前記二次コーティングを少なくとも部分的に硬化する工程と
を含み、
前記照射区域ＬｐとＬｓとの合計が全長Ｌを有し、Ｌが少なくとも２メートルであることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記溝は、前記ファイバが前記流体の流れの供給源から外の方に移動するときに該ファイバにかかる圧力を低減するための手段を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記全長Ｌが少なくとも５メートルであることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記一次コーティングおよび／または二次コーティングされた光ファイバが、少なくとも３００Ｗ／インチ（約１１８Ｗ／ｃｍ）の平均出力を有する紫外線源によって照射されることを特徴とする、請求項１から３いずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記一次コーティングおよび／または二次コーティングされた光ファイバが、少なくとも５００Ｗ／インチ（約１９５Ｗ／ｃｍ）の平均出力を有する紫外線源によって照射されることを特徴とする、請求項１から３いずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記照射区域ＬｐとＬｓとの計内のコートされた光ファイバの全滞留時間が０．５秒未満であることを特徴とする、請求項１から５いずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記延伸速度が３０〜１００ｍ／秒であることを特徴とする、請求項１から６いずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記延伸速度が３０〜７０ｍ／秒であることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
裸光ファイバを加熱されたガラス源から２０ｍ／秒以上の延伸速度で延伸する工程と、
前記裸光ファイバを、少なくとも２つの側壁によって画定された溝を含む流体ベアリング内の流体からなる流体クッションの領域と接触させる工程であって、前記裸光ファイバが、前記２つの側壁の間に保持されるとともに、前記溝の領域に配置され、前記溝内に前記流体が１つの開口を通って流入し、前記溝内の前記裸光ファイバより下に存在する圧力差の結果として、前記裸光ファイバを前記溝内で実質的に浮上させるために十分である前記溝の領域内に保持し、前記圧力差が、前記溝内の前記裸光ファイバより下に供給されることによって生じる、前記裸光ファイバより上に存在する圧力に比べてより高い圧力によって発生する、接触させる工程と、
前記裸光ファイバが前記流体ベアリング内の流体クッションの領域にわたって延伸されるときに、該裸光ファイバを第２の経路に沿って方向変換する工程と、
前記裸光ファイバを一次光学コーティングする工程と、
前記一次光学コーティングされた光ファイバを照射区域Ｌｐ内に第１の滞留時間の間維持することによって該一次光学コーティングされた光ファイバを照射する工程と、
前記一次光学コーティングされた光ファイバを二次光学コーティングする工程と、
前記二次光学コーティングされた光ファイバを、前記照射区域Ｌｐとは別の照射区域Ｌｓ内に第２の滞留時間の間維持することによって該二次光学コーティングされた光ファイバを照射する工程と
を含み、
前記第１の滞留時間と第２の滞留時間との合計である全滞留時間が０．０１〜０．５秒であり、
前記照射区域ＬｐとＬｓとの合計が全長Ｌを有し、Ｌが少なくとも２メートルであることを特徴とする、光ファイバを製造する方法。
【請求項１０】
前記溝は、前記ファイバが前記流体の流れの供給源から外の方に移動するときに該ファイバにかかる圧力を低減するための手段を備えていることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記裸光ファイバが３０ｍ／秒以上の延伸速度でおよび約２５〜２００グラムの延伸張力で延伸されることを特徴とする、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記流体ベアリングに入る前記裸光ファイバの温度が１０００℃から３０００℃であり、前記流体ベアリングに入る前記裸光ファイバの温度は、流体ベアリングを通して放出されかつ該ファイバを前記流体ベアリング内に支持する流体の温度より少なくとも５００℃高く、それにより、前記流体ベアリングが前記光ファイバを少なくとも２００℃冷却することを特徴とする、請求項９から１１いずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
光ファイバを加熱されたガラス源から２０ｍ／秒以上の延伸速度で延伸する工程と、
前記光ファイバを、少なくとも２つの側壁によって画定された溝を含む流体ベアリング内の流体からなる流体クッションの領域と接触させる工程であって、前記光ファイバが、前記２つの側壁の間に保持されるとともに、前記溝の領域に配置され、前記溝内に前記流体が１つの開口を通って流入し、前記溝内の前記光ファイバより下に存在する圧力差の結果として、前記光ファイバを前記溝内で実質的に浮上させるために十分である前記溝の領域内に保持し、前記圧力差が、前記溝内の前記光ファイバより下に供給されることによって生じる、前記光ファイバより上に存在する圧力に比べてより高い圧力によって発生する、接触させる工程と、
前記光ファイバが流体ベアリング内の流体クッションの領域にわたって延伸されるときに、該光ファイバを第２の経路に沿って方向変換する工程と、
前記光ファイバを一次重合性コーティングする工程と、
前記一次重合性コーティングされた光ファイバを紫外線照射区域Ｌｐに維持することによって前記一次重合性コーティングを少なくとも部分的に硬化する工程と、
前記一次重合性コーティングされた光ファイバを二次重合性コーティングする工程と、
前記二次重合性コーティングされた光ファイバを、前記照射区域Ｌｐとは別の照射区域Ｌｓに維持することによって前記二次重合性コーティングを硬化する工程と
を含み、前記照射区域ＬｐとＬｓとの合計の全長Ｌが少なくとも２メートルであることを特徴とする、光ファイバを製造する方法。
【請求項１４】
前記溝は、前記ファイバが前記流体の流れの供給源から外の方に移動するときに該ファイバにかかる圧力を低減するための手段を備えていることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記光ファイバが３０ｍ／秒以上の延伸速度で延伸されることを特徴とする、請求項９または１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記全長Ｌが少なくとも３メートルであることを特徴とする、請求項１、９または１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記裸光ファイバを溝内で流体に接触させる工程をさらに含み、
前記溝は２つの少なくとも実質的に平行な側壁により画定され、
前記流体の流体圧力が選択され、
前記裸光ファイバは、幅を有する前記２つの側壁の間の前記溝の領域内に保持され、
前記流体圧力および幅は、ベルヌーイ効果により、少なくとも実質的に前記溝内の中心に前記裸光ファイバを位置させるのに十分であることを特徴とする請求項１から８いずれか１項に記載の方法。