(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバ被覆装置において、
本体であって、
（ａ）ファイバ入口開口と、
（ｂ）テーパ壁を有する円錐状フェルールを形成する、第１の部分であって、前記円錐状フェルールの断面が、２°≦α≦２５°の半角αで傾斜している内壁と、０．２５ｍｍから２ｍｍの間の円錐高さＬ1とを有している、第１の部分と、
（ｃ）０．１≦ｄ2≦０．５ｍｍであるような内径ｄ2および０．０５≦Ｌ2≦１．２５ｍｍであるような長さＬ2を有している、円筒状部分と、
（ｄ）０．５ｍｍから５ｍｍの間の内径ｄ３と２から６ｍｍの間の高さＬ３とを有する円筒状内壁を備えた、脚部分と、
を備えている本体、
を有し、
前記ファイバ被覆装置は、前記ファイバ入口開口と前記テーパ壁を有する前記円錐状フェルールとの間に位置する凸状断面を有する壁を含まないことを特徴とするファイバ被覆装置。
【請求項２】
ファイバ被覆装置において、
サイジングダイであって、
（ａ）ファイバ入口開口、
（ｂ）テーパ壁を有する円錐状フェルールを形成し、前記ファイバ入口開口に直接隣接して位置している、第１の部分であって、前記円錐状フェルールの断面が、２°≦α≦２５°の半角αで傾斜している内壁と、０．５ｍｍから２ｍｍの間の円錐高さＬ1とを有している、第１の部分、
（ｃ）０．２ｍｍ≦ｄ2≦０．５ｍｍおよび０．５ｄ2≦Ｌ2≦２．５ｄ2であるような、一定の内径ｄ2および長さＬ2を有している、円筒状部分、および、
（ｄ）前記円筒状部分の下流に前記円筒状部分に隣接して位置しており円筒状内壁を有する脚部分であって、前記脚部分の前記円筒状内壁が、０．５ｍｍから５ｍｍの間の内径と２から６ｍｍの間の長さＬ3とを有する、脚部分、
を備えているサイジングダイ、
を有していることを特徴とするファイバ被覆装置。
【請求項３】
４°≦α≦２５°であることを特徴とする、請求項２記載のファイバ被覆装置。
【請求項４】
Ｌ1≧ｄ2であることを特徴とする請求項２記載のファイバ被覆装置。
【請求項５】
５°≦α≦２５°であることを特徴とする、請求項１から４いずれか１項記載のファイバ被覆装置。
【請求項６】
８°≦α≦２５°であることを特徴とする、請求項１から４いずれか１項記載のファイバ被覆装置。
【請求項７】
ファイバ被覆装置において、
（Ｉ）ガイドダイと、
（ＩＩ）前記ガイドダイの隣に距離Ｓ１をおいて位置している第１のサイジングダイであって、
（ａ）ファイバ入口開口、
（ｂ）テーパ壁を有する円錐状フェルールを形成し、前記ファイバ入口開口の下方に位置している、第１の部分であって、前記円錐状フェルールの断面が、２°≦α1≦２５°の半角α1で傾斜している内壁と、０．２５ｍｍから２ｍｍの間の高さＬ1とを有している、第１の部分、
（ｃ）０．１≦ｄ2≦０．５ｍｍおよび０．５ｄ2≦Ｌ2≦２．５ｄ2であるような、一定の内径ｄ2および長さＬ2を有している、前記第１の部分に隣接して位置している円筒状ランド部分、および、
（ｄ）ｄ2よりも大きい内径を有し、前記第１の部分の上方または前記円筒状ランド部分の下方のいずれかに位置している、円筒状脚部分、
を含む、第１のサイジングダイと、
（ＩＩＩ）前記第１のサイジングダイの隣に距離Ｓ２をおいて位置している、第２のサイジングダイと、
を備え、前記ガイドダイと前記第１のサイジングダイとの間隔を示す前記距離Ｓ１は１．５ｍｍであり、前記第１のサイジングダイと前記第２のサイジングダイとの間隔を示す前記距離Ｓ２は１．５ｍｍまたは２ｍｍであることを特徴とするファイバ被覆装置。
【請求項８】
前記第２のサイジングダイが、
（ａ）ファイバ入口開口、
（ｂ）テーパ壁を有する円錐状フェルールを形成し、前記ファイバ入口開口の下方に位置している、第１の部分であって、前記円錐状フェルールの断面が、２°≦α2≦２５°の半角α2で傾斜している内壁と、０．２５ｍｍから２ｍｍの間の高さＬ1とを有している、第１の部分、
（ｃ）０．１ｍｍ≦ｄ2≦０．５ｍｍおよび０．５ｄ2≦Ｌ2≦２．５ｄ2であるような、一定の内径ｄ2および長さＬ2を有している、前記第１の部分に隣接して位置している円筒状ランド部分、および、
（ｄ）ｄ2よりも大きい内径を有し、前記円筒状ランド部分の下方に位置している、円筒状脚部分、
を備えていることを特徴とする請求項７記載のファイバ被覆装置。
【請求項９】
５°≦α1≦２５°であることを特徴とする、請求項７または８記載のファイバ被覆装置。
【請求項１０】
８°≦α1≦２５°であることを特徴とする、請求項７または８記載のファイバ被覆装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、その内容が引用されその全体が参照することにより本書に組み込まれる、２０１３年１１月２６日に出願された米国仮特許出願第６１／９０８８６３号の優先権の利益を米国特許法第１１９条の下で主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、一般に光ファイバを被覆する装置および方法に関し、より具体的には、線引き中に光ファイバを被覆するために使用され得る被覆ダイに関する。
【背景技術】
【０００３】
光ファイバの製造に通常使用される被覆材料は、紫外線（ＵＶ）光に露出することで硬化可能なアクリレートベースの組成物である。この材料は液体状態でファイバの表面に塗布され、続いて硬化のために熱またはＵＶ光に露出される。被覆材料は、好適な実施形態とされることが多い二層被覆システムを用いて、１以上の層の状態で塗布され得る。一次被覆はファイバの表面に直接塗布され、二次被覆は一次被覆上に塗布される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
線引き速度が高速になると、光ファイバを製造するコストは低減される。光ファイバを被覆する際、均一な直径を有する被覆、およびファイバと同心の被覆を、高速の線引き速度で生成することが重要である。この両属性は、ファイバの接合およびコネクタ化（connectorization）を容易にするのに寄与し、それにより、組み込まれたファイバの用途における損失を低減させることができる。市場の需要は、光ファイバの被覆の直径および同心性に、ますます厳しい公差を課し続けている。
【０００５】
本書で引用されるいずれの参照も、従来技術を構成すると承認されたものではない。本出願人は、引用されたいずれの文献の正確さおよび適切性にも、意義を申し立てる権利を明確に有する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施の形態は、ファイバ入口開口と、壁が２から２５°の間の半角でテーパし、高さ（本書では長さとも称する）Ｌ1が０．２５ｍｍから２ｍｍの間である、円錐状部分と、０．１ｍｍ≦ｄ2≦０．５ｍｍとなるような内径ｄ2および０．０５ｍｍから１．２５ｍｍの間の高さ（長さ）Ｌ2を有する、円筒状ランド部分とを備えた、ファイバ被覆装置に関する。いくつかの実施形態では０．５ｍｍ≦Ｌ1≦１．７５ｍｍであり、またいくつかの実施形態において高さＬ2は０．５ｄ2≦Ｌ2≦２．５ｄ2である。
【０００７】
本開示のさらなる実施形態はファイバ被覆装置に関し、この装置は、
本体を有するサイジングダイであって、
（ａ）ファイバ入口開口、
（ｂ）テーパ壁を有する円錐状フェルールを含み、ファイバ入口開口に直接隣接して位置している、第１の部分であって、円錐状フェルールの断面が、２°≦α≦２５°の半角αで傾斜している内壁と、０．２５ｍｍから２ｍｍの間の高さＬ1とを有している、第１の部分、および、
（ｃ）０．１ｍｍ≦ｄ2≦０．５ｍｍである実質的に一定の内径ｄ2および高さＬ2を有している、円筒状ランド部分、
を備えているサイジングダイ、
を含んでいる。
【０００８】
いくつかの実施形態では０．１２５ｍｍ≦ｄ2≦０．５ｍｍであり、また０．５ｄ2≦Ｌ2≦２．５ｄ2である。いくつかの実施形態では５°≦α≦２５°であり、また０．５ｍｍ≦Ｌ1≦１．７５ｍｍである。いくつかの実施形態では８°≦α≦２５°である。
【０００９】
本開示のさらなる実施形態はファイバ被覆装置に関し、この装置は、
（Ｉ）ガイドダイと、
（ＩＩ）ガイドダイに隣接して位置している第１のサイジングダイであって、
（ａ）ファイバ入口開口、
（ｂ）テーパ壁を有する円錐状フェルールを形成し、ファイバ入口開口の下方に位置している、第１の部分であって、円錐状フェルールの断面が、２°≦α1≦２５°の半角αで傾斜している内壁と、０．２５ｍｍから２ｍｍの間の高さＬ1とを有している、第１の部分、
（ｃ）０．１ｍｍ≦ｄ2≦０．５ｍｍおよび０．５ｄ2≦Ｌ2≦２．５ｄ2であるような、実質的に一定の内径ｄ2および長さＬ2を有している、第１の部分に隣接して位置している円筒状ランド部分、および、
（ｄ）ｄ2よりも大きい内径を有し、第１の部分の上方または円筒状ランド部分の下方のいずれかに位置している、円筒状脚部分、
を含む、第１のサイジングダイと、
（ＩＩＩ）第１のサイジングダイに隣接して位置している、第２のサイジングダイと、
を備えている。
【００１０】
本開示のさらなる実施形態は光ファイバを被覆する方法に関し、この方法は、
（Ｉ）光ファイバを被覆装置の第１のサイジングダイに通して動かすことによって、光ファイバを一次被覆材料で被覆するステップであって、第１のサイジングダイが、
（ａ）ファイバ入口開口、
（ｂ）テーパ壁を有する円錐状フェルールを形成し、ファイバ入口開口の下方に位置している、第１の部分であって、円錐状フェルールの断面が、２°≦α1≦２５°の半角αで傾斜している内壁と、０．２５ｍｍから２ｍｍの間の高さＬ1とを有している、第１の部分、
（ｃ）０．１ｍｍ≦ｄ2≦０．５ｍｍおよび０．５ｄ2≦Ｌ2≦２．５ｄ2であるような、実質的に一定の内径ｄ2および長さＬ2を有している、第１の部分に隣接して位置している円筒状ランド部分、および、
（ｄ）ｄ2よりも大きい内径を有し、第１の部分の上方または円筒状ランド部分の下方のいずれかに位置している、円筒状脚部分、
を含んでいる、ステップ、および、
（ＩＩ）一次被覆をその表面に備えている光ファイバを、被覆装置の第２のサイジングダイに通して動かすことによって、二次被覆を塗布するステップであって、第２のサイジングダイが、
（ａ）ファイバ入口開口、
（ｂ）テーパ壁を有する円錐状フェルールを形成し、ファイバ入口開口の下方に位置している、第１の部分であって、円錐状フェルールの断面が、２°≦α2≦２５°の半角αで傾斜している内壁と、０．２５ｍｍから２ｍｍの間の高さＬ1とを有している、第１の部分、
（ｃ）０．１ｍｍ≦ｄ2≦０．５ｍｍおよび０．５ｄ2≦Ｌ2≦２．５ｄ2であるような、実質的に一定の内径ｄ2および長さＬ2を有している、第１の部分に隣接して位置している円筒状ランド部分、および、
（ｄ）ｄ2よりも大きい内径を有し、第１の部分の上方または円筒状ランド部分の下方のいずれかに位置している、円筒状脚部分、
を含んでいる、ステップ、
を有してなる。
【００１１】
さらなる特徴および利点は以下の詳細な説明の中に明記され、ある程度はその説明から当業者には容易に明らかになるであろうし、あるいは書かれた説明およびその請求項、並びに添付の図面において説明されたように実施形態を実施することにより認識されるであろう。
【００１２】
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、単なる例示であり、請求項の本質および特徴を理解するための概要または構成を提供することを意図したものであることを理解されたい。
【００１３】
添付の図面はさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれかつその一部を構成する。図面は１以上の実施形態を示し、そしてその説明とともに、種々の実施形態の原理および動作の説明に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】光ファイバの製造に使用されるファイバ線引きおよび被覆システムの概略図
【図２】光ファイバを被覆するプロセスにおいて使用される典型的な被覆ダイアセンブリの概略図
【図３】図２の被覆ダイアセンブリにおいて使用されるサイジングダイアセンブリの概略断面図
【図４】図３のサイジングダイの上方に位置している被覆材料の渦流（vortex）を示した図
【図５】典型的なウェット・オン・ウェット二重被覆塗布器の概略断面図
【図６Ａ】一実施の形態のサイジングダイの概略断面図
【図６Ｂ】サイジングダイの別の実施形態の概略断面図
【図７Ａ】ウェット・オン・ウェット二重被覆塗布器の一実施の形態の典型的な概略断面図
【図７Ｂ】ウェット・オン・ウェット二重被覆塗布器の別の実施形態の典型的な概略断面図
【図７Ｃ】ウェット・オン・ウェット二重被覆塗布器の別の実施形態の典型的な概略断面図
【図８】２つの異なるサイジングダイで生成された二次被覆を有するファイバの、一次被覆の中心からの二次被覆の中心のずれを示した図
【図９】標準的なダイを用いて塗布された単一層被覆の、ずれの大きさ（半径方向成分）およびずれの方位配向を示した図
【図１０】図６Ａのものに類似した実施形態により生成された単一層被覆のずれを示した図
【図１１】ガイドダイとサイジングダイとの間に２つの異なる距離（間隙）が存在している被覆塗布器において生成された、単一層被覆の直径対ファイバが被覆塗布器に入るときのファイバの温度を示した図
【図１２】２つの被覆のウェット・オン・ドライ（ＷＯＤ）塗布の他、２つの異なるタイプのウェット・オン・ウェット（ＷＯＷ）被覆塗布プロセスに対し、一次被覆のずれの関数として全体の被覆のずれを示した図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
光ファイバの製造に使用されるファイバ線引きおよび被覆システムが図１に示されている。炉１内で加熱された母材１１から、ファイバ１０が線引きされる。ファイバ２１はファイバ冷却機器２を通過し、その後ファイバ２１を一次被覆材料の層で被覆する、一次コータ３を通過する。一次被覆層は一次被覆硬化機器４において硬化され、硬化された一次被覆を含むファイバの直径を機器５で測定する。硬化機器４は典型的には、照射器のアレイを備えている。ファイバ２１は、ファイバ２１を二次被覆材料の層で被覆する二次コータ６を通過し、二次被覆材料は、硬化機器４に類似した硬化機器７において硬化される。硬化された二次被覆を含むファイバの直径を、例えば機器８で測定する。牽引手段９が、炉１から中間の機器を通過させてファイバを引っ張る。線引きされたファイバは典型的には、さらなる処理のためにワインダ（図示なし）によってスプール上に巻き取られる。被覆材料はコータ３および６に、夫々供給源１２および１４から供給される。被覆材料の注入口での温度、すなわち送出温度は、コーティング送出ラインと連通している夫々機器１３および１５によって所望の値で維持することができる。
【００１６】
あるいは、ファイバは一次コータ３を通過した後に二次コータ６を通過し、この２つのコータの間で一次被覆硬化機器４を通過することはない。第２の被覆は一次被覆上に直接塗布され、その後両方の被覆が硬化される。これは「ウェット・オン・ウェット」または「ＷＯＷ」塗布プロセスとして知られている。
【００１７】
比較例
図２は、光ファイバを被覆するプロセスにおいて図１のファイバ線引きおよび被覆システムのコータ３および６として現在使用されている、従来の被覆ダイアセンブリを示している。この図は、従来の被覆アセンブリのガイドダイ、スリーブ、およびサイジングダイの断面図を示している。ファイバ２１は、被覆ダイアセンブリ２０に入ってガイドダイ２２を通過する。被覆材料が、スリーブ２３の貫通孔２４を通じて被覆ダイアセンブリ２０に送出される。被覆材料は典型的には、加圧下で一定の温度で、ファイバ２１に向かって半径方向にダイアセンブリ２０へと供給される。（本書では、被覆材料がスリーブ２３に入るときの被覆材料の平均温度を、被覆材料の送出温度と称する。）加圧されたコータによって、ダイアセンブリ２０内部の被覆材料の高さはファイバ被覆プロセス全体を通じて確実に維持される。ファイバ２１は、サイジングダイ２５の孔の出口開口（直径ｄ2）を通って被覆ダイアセンブリ２０から出て行く。ファイバ２１が被覆ダイアセンブリ２０を通過するとき、ファイバに隣接している被覆材料にせん断応力が作用し、ファイバの動きと同じ方向に被覆材料が引き込まれる（加速される）。被覆材料およびファイバ２１がサイジングダイ２５に入ると、被覆材料の一部分がファイバと共に引き出される。ファイバによって加速され、しかしファイバと共に引き出されなかった被覆材料は、名目上のファイバの動きの方向から向きを変え、再循環して被覆ダイアセンブリ２０内に渦巻き（gyre）Ｇを形成する。
【００１８】
サイジングダイ２５（本書では被覆ダイとも称される）の構成によって、ファイバ２１に塗布される被覆の量は決定される。サイジングダイ２５はさらに、被覆がファイバと同心になるようにファイバを中心に置く機能も果たす。市販のサイジングダイ２５は典型的には、サイジングダイの中を通るファイバの通路の上方領域を形成する、凸状壁２８（本書では、ダイのベル領域またはベル部分２８´とも称される）と、本質的に円錐状の壁によって形成された、通路のテーパ状中間部分（テーパ領域２７）と、サイジングダイ２５の通路の円筒状ランド部分２６とを有している（例えば図３参照）。ダイの円筒状ランド領域２６はサイジングダイ２５の出口または出口付近の領域として画成され、この位置でサイジングダイ２５の内壁の直径は、サイジングダイ２５の出口からの距離によらず実質的に一定である（すなわち、１％を超えて変化せず、好適には０．２％未満しか変化しない）。
【００１９】
ファイバ１０と共に引き出される被覆材料の量は、サイジングダイ２５内部での被覆材料の速度プロファイルに依存する。この被覆材料の速度プロファイルは、ファイバ２１が被覆ダイアセンブリ２０を通って線引きされる速さ、サイジングダイ２５の形状、およびサイジングダイ２５内での被覆材料の粘度プロファイル、に最も影響される。被覆材料の粘度プロファイルは、その温度の関数である。被覆材料の温度を制御することによって領域の粘度プロファイルを制御すると、被覆されるファイバの直径のまさに応答性の制御を達成することができる。
【００２０】
スリーブ２３内部でのコーティングの流圧は、ガイドダイ２２の円筒状ランド領域沿いの低い位置の、ガイドダイ２２の出口オリフィス近傍で被覆材料がメニスカスを形成するほどに、十分に高いものであるべきである。ガイドダイ２２は、加圧された被覆アセンブリのキャップとして機能し、被覆材料が被覆アセンブリの上部から流れ出るのを防ぐ。被覆アセンブリ内部の不十分なまたは過度の加圧状態に起因して、ガイドダイ２２がこの機能を果たすのに失敗すると、いわゆる「コーティング溢れ」が起こり、線引きプロセスを中断しなければならない。
【００２１】
動作中、ファイバ２１は被覆材料の境界層を引き込み（一緒に引っ張り）、そのほとんどはサイジングダイ２５の凸状上方領域（ベル部分）２８´およびテーパ領域２７内で戻される。この戻されたことによって、サイジングダイ２５のテーパ領域２７内の円錐の頂点で、８００ｐｓｉ（５．５２ＭＰａ）と同程度に圧力が上昇する。この圧力が、さらなるコーティングをサイジングダイ２５の円筒状ランド領域２６に押し込む。この圧力はさらに、ファイバ２１をサイジングダイ２５内で中心に置くのを助ける力を生成する。
【００２２】
図４に示されているように、被覆プロセスの際に市販のサイジングダイ２５を使用すると、戻された被覆材料は、コーティングの渦流または渦巻きＧとして知られている、被覆材料の円環状の循環セルを形成する。渦巻きＧは、円筒状ランド領域２６の上方のエリア内（より具体的には、サイジングダイ２５の入口開口に隣接したエリア内、すなわち、凸状壁２８に隣接したエリア内）で形成され、また渦巻きＧは不変ではない。渦巻きＧの再循環領域（渦流）は、サイジングダイ２５のベル部分を通ってダイのテーパ領域２７内へと下方に延在する。我々の実験によって、渦巻きＧが概して方位角的に均一ではないことが示されたが、さらに気泡トレーサ（分析目的で導入される）によって、渦巻きＧがファイバ２１の周りですりこぎ運動をし得る（すなわち、回転軸の向きが変化し得る）ことが明らかにされる。すなわち渦巻き／渦流の回転運動は軸対称ではない。この渦巻きの動きの影響で、ファイバに非軸対称の準ランダムな力が生成され、これはファイバ被覆の偏心の増加、すなわちファイバ軸を中心としないファイバ被覆として現れる。
【００２３】
渦流における被覆材料の温度は、スリーブ２３への被覆材料の送出温度に比べて上昇しており、これは渦流／渦巻きＧ内での非常に高いせん断速度によるせん断加熱のためである。有限要素コンピュータモデルは、トロイダル状渦流／渦巻きＧの中央のコーティングの温度は、ファイバ線引き速度が増加すると急速に増加し、被覆材料の送出温度よりも８０℃程度高くなり得ることを示している。送出温度と比較した渦流／渦巻きＧ内部の被覆材料での温度増加は、例えば孔径ｄ2≦０．１５ｍｍのダイなど、より小さいサイジングダイでは、より大きい孔径ｄ2のダイに比べてより多くの被覆材料が戻されるためさらに大きくなり、またファイバ線引き速度がより速くなると、渦巻きＧの回転が速くなるため同様に大きくなる。すなわち孔径ｄ2が減少すると、ダイのテーパ部分において戻されるコーティングの量は増加する。これがさらに渦流のサイズを増加させ、渦巻きＧの中央で温度が増加する。渦流／渦巻きＧは不変ではないため、この高温の被覆材料のいくらかは渦流または他の摂動により漏れ出る可能性があり、また高温のコーティングが標準的なサイジングダイ２５のテーパ状部分（すなわち中間部分２７）に入ると、ファイバ２１に作用するセンタリング力はもはや軸対称ではなくなる。この不平衡力がさらに品質の悪いファイバ被覆のずれをもたらす。本書ではこのずれを、塗布された被覆の中心と被覆されたファイバの中心との間の距離として、典型的にはμｍで測定する。恐らくさらにいっそう重要なことであるが、高温の被覆材料がガイドダイ２２へと移動して、その後ガイドダイ２２において上方のメニスカス形状を形成する可能性がある。高温の被覆材料の粘度が（より高い温度、およびずり減粘に起因して）より低いことで、被覆プロセスはより溢れ易くなり、すなわちファイバのディウェッティングを起こし易く、結果として生じる被覆材料の流れは、ファイバ２１を上向きに通り過ぎて気体空間を上方に通過し、ガイドダイ２２の内部へ、さらに外へと流れる。溢れが起こると、ファイバ２１は典型的には破損する。破損すると延伸プロセスを再始動させることが必要になり、これは製造コストに著しく寄与し得る。
【００２４】
ずり減粘は、ポリマーなどの非ニュートン流体で通常見られる現象である。流体がより大きいせん断速度を受けると、流体の粘度がゼロせん断での値よりも低く降下するように流体内の分子自体が整列する。
【００２５】
粘性加熱は、ニュートン流体および非ニュートン流体の両方で見られる現象である。流体がより大きいせん断速度を受けると、流体分子間の摩擦が熱を生じさせる。この熱の生成は、流体の温度を局所的に増加させる。光導波路ファイバの場合には、被覆材料の中を通るファイバの速さに起因してせん断応力が生じる。このせん断応力が熱を生じさせ、被覆材料の温度を上昇させる。被覆材料の温度が増加すると、その粘度は減少する。サイジングダイの円筒状ランド領域２６内ではかなりの量の粘性加熱が起こり、この粘性加熱によって、局所的な被覆材料の温度は、被覆材料の送出温度よりも高くなり得る。この温度の増加が、サイジングダイ２５の円筒状領域２６内のコーティングの粘度を著しく減少させる。
【００２６】
さらに、２つの上で論じた構成のサイジングダイを図５に示されているように積み重ねて、２つの被覆をその塗布の間で硬化させることなく順に塗布すると（他にウェット・オン・ウェットとして知られている）、品質の悪い被覆のずれをもたらすことに我々は気付いた。すなわち両被覆（例えば、一次被覆および二次被覆）のずれは、図５のダイ構成を用いて２つのファイバ被覆を生成すると悪くなる。２つのサイジングダイ２５からのセンタリング力は一般に同じ方向に作用せず、２つのサイジングダイ２５の内部に存在している渦巻きのすりこぎ運動に起因して、これらの力はさらにランダムになる。従ってファイバへの力は、無秩序であり（すなわち、その動きはランダムである）かつ独立している。これらの力は、ファイバの外周の周りの圧力およびせん断の変化によって生成される。
【００２７】
我々は、典型的なサイジングダイの上方部分の凸状形状（すなわち、壁２８の凸状形状）が、被覆材料の強い渦流／渦巻きＧを生み出す主な機構であることを見出した。我々はさらに、テーパ領域２７の高さもまた、渦流／渦巻きＧのサイズおよび／または強度に影響を及ぼすことを見出した。いくつかの実施形態において我々は、サイジングダイの凸状壁２８のサイズを最小にし／減少させ、その結果凸状壁２８の高さＬ0を≦０．５ｍｍにすることによって、コーティングの渦巻きのサイズおよび強度を、図２、３、および５に示されているダイの設計で生成されるものに比較して、最小限に抑えた（減少させた）。いくつかの実施形態において我々は、被覆／サイジングダイ２５の凸状壁２８を完全に排除することによって、またテーパした円錐（ダイ２５の壁２７Ａにより形成された、ダイのテーパ領域２７）の高さ（本書では長さとも称される）を２ｍｍ以下に減少させることによって、コーティングの渦巻きのサイズおよび強度を、図２、３、および５に示されているダイの設計で生成されるものに比較して、最小限に抑えた（減少させた）。これには引き込まれる被覆の境界層のサイズを大幅に減少させる効果があった。これにより円錐（テーパ領域２７）内に戻されるコーティングの量は減少し、さらにこれにより被覆材料の渦巻きＧの強度は減少する。（境界層は、現代のファイバ線引きタワーで典型的な線引き速度に対し１０6／ｓ程度の大きさの速度勾配が存在し得る、動いているファイバに隣接している、被覆材料の領域である。）
ファイバの線引き速度が増加するまたはサイジングダイの直径が減少すると、より多くのコーティングがサイジングダイのテーパ領域２７内に戻され、市販のサイジングダイの上方部分すなわちベル部分２８´における渦巻きＧ（すなわち、凸状壁２８に隣接している領域における渦巻き）はより強くなる。これは、被覆のずれの増加を引き起こす、ファイバ位置の不安定性の増大と、ファイバを破損しコストを増加させる、溢れの発生率の上昇の両方につながる。我々は、１）中間領域２７におけるテーパの高さ（長さ）Ｌ1を減少させること、および２）ダイのベル領域２８´を排除するまたはそのサイズを大幅に減少させることが、ダイによって戻されるコーティングの量を大きく減少させ、結果として渦巻きＧのサイズを減少させることを見出した。その結果、被覆のずれは改善され、さらに溢れの傾向は低減される。
【００２８】
我々は、ウェット・オン・ウェットプロセスによって塗布された被覆の形状は、ベル領域の高さが減少し（Ｌ0＜０．５ｍｍ）、またテーパ領域の高さが減少した（Ｌ1＜２．２ｍｍ、さらに好適にはＬ1≦２ｍｍ）サイジングダイ２５を利用すると、著しく改善されることを見出した。サイジングダイ２５がベル領域２８´を有していないこと（すなわち、Ｌ0＝０ｍｍ）、またサイジングダイ２５が（Ｌ1＜２．２ｍｍ、好適にはＬ1＜２ｍｍとなるような）高さの低いテーパ領域２７を有していることが好ましい。各サイジングダイ２５における渦巻きＧは独立したものであり、ランダムな形で動くため、図２、３、および５に示されているものなど市販されているサイジングダイを用いることで、両被覆のずれは悪影響を受ける可能性がある。ベル部分２８´のサイズの減少（またはその排除）および／またはテーパ部分２７のサイズの減少は、渦巻きＧのサイズおよび強度を減少させ、従ってセンタリング力が被覆のずれを改善させる／最小限に抑えることができる。好適には、優れた被覆の同心性を得るために、０．２５＜Ｌ1＜２ｍｍであり、より好適には０．５＜Ｌ1＜１．８ｍｍであり、いくつかの実施形態では０．７＜Ｌ1＜１．５ｍｍである。
【００２９】
種々の実施形態を以下の実施例によってさらに明らかにする。
【００３０】
実施例１
改善されたサイジングダイ２５（「円錐のみ」のダイ）の２つの実施形態が、図６Ａおよび６Ｂに示されている。（本書で称される「円錐のみのダイ」は、円錐部分２７を有しているがベル部分２８を有していないサイジングダイである。円錐のみのダイは未だ円筒状ランド部分２６を有しており、また図６Ａに示されているように随意的な出口円筒状脚部分２９、あるいは図６Ｂに示されているように随意的な上方円筒状脚部分３２、を有し得る。）図６Ａおよび６Ｂに示されている円錐のみのサイジングダイの実施形態では、例えば図２に示されているような標準的なダイの（凸状壁により形成された）ベル部分２８´は既に完全に取り除かれ（すなわち、Ｌ0＝０ｍｍ）、テーパ領域２７および円筒状ランド領域２６、並びに随意的な円筒状脚部分２９および／または３２は保持されている。テーパ領域２７の高さすなわち長さＬ1は小さいものであることが好ましく、Ｌ1≦２．２ｍｍであり、好適には０．２ｍｍ≦Ｌ1≦２ｍｍである。例えばいくつかの例示的な実施形態において、テーパ領域２７の高さＬ1は、０．２５ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７５ｍｍ、１ｍｍ、１．２ｍｍ、１．３ｍｍ、１．４ｍｍ、１．５ｍｍ、１．７ｍｍ、１．７５ｍｍ、１．８ｍｍ、またはこれらの間である。より好適には、渦巻きＧのサイズを減少させるために、高さＬ1は２ｍｍ以下であり、さらに好適にはＬ1≦１．８ｍｍ、最も好適にはＬ1≦１．５ｍｍである。Ｌ1≧０．２５ｍｍであることが好ましく、より好適にはＬ1≧０．５ｍｍ、さらに好適にはＬ1≧０．７ｍｍである。いくつかの実施形態によれば、０．９ｍｍ≦Ｌ1≦１．２ｍｍである。本出願人らは、低い高さ（短い長さ）Ｌ1が被覆材料の渦巻きＧを安定化させ、そのサイズを減少させ、これがより優れた被覆とプロセスの安定性とをもたらすことを見出した。テーパの長さはある程度、ファイバによって引き込まれるコーティングの量を決定する。さらに同じ理由で、センタリング力に影響を及ぼし、すなわち、テーパ部分が長くなると、センタリング力は高くなるが、より多くのコーティングが戻される。例えば、より長いテーパの影響力（より長いＬ1）を、単一被覆層のために、あるいはウェット・オン・ウェット塗布における第１の被覆層の生成のために利用してもよく、またより短いテーパ領域（より小さいＬ1）を、第２のサイジングダイで第２の被覆層の生成に、そのセンタリング力を最小限に抑えるために選択することも可能である。
【００３１】
サイジングダイ２５のテーパ部分のテーパ半角θは、２°以上、あるいは２５°以下であることが好ましい。より小さいテーパ角でも、またより大きいテーパ角でも、ファイバ２１を円錐領域２７の中央に拘束するのに十分なセンタリング力が生じない。より好適には５°≦θ≦２５°であり、さらに好適には８°≦θ≦２５°である。
【００３２】
図６Ａおよび６Ｂに示されているように、サイジングダイ２５の円筒状ランド部分２６は、テーパ部分２７の下方に位置している。ランド部分２６は、直径ｄ2および長さＬ2の円筒状孔を含む。脚部分。
【００３３】
サイジングダイは、円筒状内壁（孔）を有する脚部分２９、３２をさらに備えていてもよい。例えばいくつかの実施形態において、脚部分の円筒状内壁の内径ｄ3は０．５ｍｍから５ｍｍの間であり、その高さＬ3は２ｍｍから６ｍｍの間である。
【００３４】
上述したように円錐のみのサイジングダイ２５は、円筒状ランド部分２６の下方に位置している随意的な出口円筒状脚部分２９を有し得る。被覆されたファイバ２１の直径は脚部分の内径ｄ3よりも大幅に小さくなるため、ダイ２５の出口脚部分２９は随意的なものである。しかしながら出口円筒状脚部分２９は、サイジングダイ２５をダイホルダ（図示なし）内で位置合わせされた状態で保つのに役立ち、それによりサイジングダイ２５の傾きと、これに付随する被覆のずれの悪化とを防ぐ。出口円筒状脚部２９の高さは、Ｌ3＜８．７ｍｍとなるようなものであることが好ましく、より好適にはＬ3＜６．７ｍｍ、最も好適にはＬ3＜４．８ｍｍである。出口円筒状脚部２９の高さは、Ｌ3＞０．８ｍｍとなるようなものであることが好ましく、より好適にはＬ3＞１．３ｍｍ、最も好適にはＬ3＞１．８ｍｍである。円筒状脚部分２９の内径ｄ3はｄ2よりも大きく、好適には２ｄ2よりも大きい。例えば０．４ｍｍ＜ｄ3＜５ｍｍである。
【００３５】
図６Ａに示されている実施形態において、円錐のテーパの半角は８°であり、テーパ領域２７の高さＬ1は１．４ｍｍである。本実施形態のサイジングダイ２５の外径は６．６ｍｍであり、また図６Ａのサイジングダイの全高すなわち全長は４．６ｍｍである。
【００３６】
図６Ｂは、下方の出口脚部分を含んでいないサイジングダイの実施形態を示している。代わりに、図６Ｂの円錐１つのみのサイジングダイの実施形態は、テーパ部分２７の上方に位置している上方脚部分３２を含んでいる。上方脚部分３２は、サイジングダイをダイホルダに対して位置合わせされた状態で保つのに役立ち、またサイジングダイをホルダ内に押し込むときにサイジングダイが傾くのを防ぐ助けになる。上方脚部分３２の内径は１．２ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましい。上方脚部分３２の内径は、ｄ1よりも大きいことが好ましい。好適には上方脚部分３２の高さは５ｍｍ未満かつ１ｍｍ超であり、例えば１．３ｍｍから４．５ｍｍの間、または１．５ｍｍから３ｍｍの間である。
【００３７】
下記の表１は、本書で説明されるサイジングダイのいくつかの実施形態に対する、いくつかの例示的な幾何学的パラメータを記載したものである。より具体的には、これらの実施形態によれば、サイジングダイ２５の全長Ｌは、サイジングダイが随意的な出口脚部分２９を含む場合、好適には３ｍｍから９ｍｍ（より好適には４．５ｍｍから７ｍｍ）であり、好適な内径ｄ2（円筒状部分２６の孔の直径）は０．１ｍｍから０．５ｍｍ、より好適には０．１２５ｍｍから０．４１ｍｍの間であり、ダイの円筒状部分２６の好適な長さＬ2は、０．５ｄ2≦Ｌ2≦２．５ｄ2、より好適にはｄ2≦Ｌ2≦２ｄ2であり、円錐部分２７の好適な高さＬ1は２ｍｍ未満、好適には０．２５ｍｍから２ｍｍ（より好適には０．９ｍｍから１．２ｍｍ）であり、好適な半円錐角は４から２５°（より好適には８°から２５°の間）である。
【００３８】
【表１】
0006568067.tif 000002
【００３９】
従って、いくつかの実施形態によれば、ファイバ被覆装置は、
サイジングダイ２５であって、
（ａ）ファイバ入口開口２５Ａ、
（ｂ）テーパ壁２７Ａを有する円錐状フェルールを形成する、第１の部分２７であって、円錐状フェルールの断面が、２°≦α≦２５°の半角αで傾斜している内壁と、０．２５ｍｍから２ｍｍの間の高さＬ1とを有している、第１の部分２７、
（ｃ）０．１≦ｄ2≦０．５ｍｍおよび０．５ｄ2≦Ｌ2≦２．５ｄ2であるような、実質的に一定の内径ｄ2および長さＬ2を有している、第１の部分２７の下方に位置している円筒状部分２６、
を含む、サイジングダイ２５、
を備えている。
【００４０】
好適には１ｄ2≦Ｌ2≦２．２ｄ2であり、より好適には１．７５ｄ2≦Ｌ2≦２．２５ｄ2、さらに好適にはＬ2＝２ｄ2である。例えば一実施の形態ではｄ2＝０．２８ｍｍであり、Ｌ2は０．５６ｍｍである。
【００４１】
いくつかの実施形態においてサイジングダイ２５は、ｄ3＞ｄ2である内径ｄ3と、１ｍｍ≦Ｌ3≦６．７ｍｍである高さ（または長さ）Ｌ3とを有する、随意的な出口円筒状脚部分２９をさらに含む。好適にはｄ3＞２ｄ2であり、例えばｄ3＞２．５ｄ2である。
【００４２】
いくつかの実施形態によれば、ファイバ被覆装置は、
サイジングダイ２５であって、
（ａ）ファイバ入口開口２５Ａ、
（ｂ）テーパ壁を有する円錐状フェルールを形成する第１の部分２７であって、第１の部分２７が、ファイバ入口開口２５Ａと第１の部分２７との間に位置する凸状断面を有する壁をサイジングダイ２５が含まないように、ファイバ入口開口２５Ａに直接隣接して位置しており、円錐状フェルールの断面が、５°≦α≦２５°の半角αで傾斜している内壁と、０．５ｍｍから１．８ｍｍの間の高さＬ1とを有している、第１の部分２７、
（ｃ）０．１≦ｄ2≦０．５ｍｍおよび０．５ｄ2≦Ｌ2≦２．５ｄ2であるような、実質的に一定の内径ｄ2および長さＬ2を有している、第１の部分２７の下方に位置している円筒状部分２６、
を含む、サイジングダイ２５、
を備えている。いくつかの実施形態によれば、この被覆装置は、高さＬ0＜０．５ｍｍの凸状断面を有する壁２８を備えた、サイジングダイ２５をさらに含む。しかしながら、ファイバ入口開口とテーパ壁２７Ａを有する円錐状フェルールとの間に位置する凸状断面を有する壁を、被覆装置が含まないことがより好ましい。
【００４３】
実施例２および３および４
円錐のみのサイジングダイ２５を利用するウェット・オン・ウェット被覆塗布器のいくつかの実施形態が、図７Ａおよび７Ｂに示されている。上述したように円錐のみのダイは、ベル部分２８を含まない（すなわち断面で見ると、その上方部分に凸状の内壁を有していない）ダイであるが、テーパ部分２７およびランド領域２６に加えて他の部分を含み得る。より具体的には、図７Ａおよび７Ｂに示されているように、ウェット・オン・ウェット被覆塗布器は、ガイドダイ２２、第１の（一次）被覆材料を含有している第１のスリーブ２３1、一次被覆をファイバ２１に塗布するための第１のサイジングダイ２５1、第２の（二次）被覆材料を含有している第２のスリーブ２３2、および一次被覆上に二次被覆を塗布するための第２のサイジングダイ２５2（下部ダイ）を備えている。ダイ間の隔たりＳ１、Ｓ２は通常１から１０ｍｍであり、より好適には０．２５ｍｍから５ｍｍである。図７Ａの実施形態において、両方のサイジングダイ２５1および２５2は、半角がθ＝８°の円錐のみのダイである。図７Ａの実施形態において、第１の（上部）サイジングダイ２５1の寸法は、Ｌ1＝１．４ｍｍ、ｄ1＝０．５ｍｍから２ｍｍ、Ｌ2＝０．２３ｍｍ、ｄ2＝０．２３ｍｍ、Ｌ3＝２．９ｍｍ、およびｄ3＝２．５ｍｍである。図７Ａの実施形態において、第２の（下部）サイジングダイの寸法は、Ｌ1＝１．４ｍｍ、Ｌ2＝０．３４ｍｍ、Ｌ3＝２．８ｍｍ、ｄ2＝０．３４ｍｍ、およびｄ3＝２．５ｍｍである。図７Ａの両方のサイジングダイ２５1および２５2の外径ｄは、６．６ｍｍである。図７Ａの実施形態において、ガイドダイ２２と第１のサイジングダイ２５1との間の隔たりＳ１は１．５ｍｍである。サイジングダイ２５1と２５2との間の隔たりＳ２もまた１．５ｍｍである。
【００４４】
図７Ｂの実施形態において、第１の（上部）サイジングダイ２５1の寸法は、θ＝２５°、Ｌ1＝１．４ｍｍ、ｄ1が０．５ｍｍから２ｍｍ、Ｌ2＝０．４３ｍｍ、ｄ2＝０．２２ｍｍ、Ｌ3＝５ｍｍ、およびｄ3＝２．５ｍｍである。第２の（下部）サイジングダイ２５2の寸法は、θ＝８°、Ｌ1＝１．４ｍｍ、Ｌ2＝０．６９ｍｍ、ｄ2＝０．３４ｍｍ、Ｌ3＝２．４９ｍｍ、およびｄ3＝２．５ｍｍである。図７Ｂの実施形態において、ガイドダイと第１のサイジングダイとの間の隔たりＳ１は１．５ｍｍであり、第１および第２のサイジングダイ間の隔たりＳ２は２ｍｍである。各ダイ２５1および２５2の全高は、４〜８ｍｍであることが好ましい。
【００４５】
図５に示されている設計などの市販の塗布器に対し、例えば図７Ａおよび７Ｂに示されているような本書で開示されるウェット・オン・ウェット被覆塗布器の実施形態により提供されるいくつかの利点は、（ｉ）両方の被覆のずれが改善（縮小）されること、および（ｉｉ）図７Ａおよび７Ｂの塗布器により生成される被覆の直径のばらつきが減少する（すなわち小さくなる）ことである。より具体的には、これらの実施形態ではテーパ領域２７の先端で被覆材料の圧力があまり変化しないため、各サイジングダイ２５の円筒状部分２６に通過させるコーティングの量のばらつきが低減される。さらに、ガイドダイ２２は溢れる可能性が低く、これもガイドダイ２２の下方に位置している第１のサイジングダイ（２５1）における渦巻きＧが、大きい上方ベル領域（図５の２８）および／または比較的長いテーパ領域を有している、市販の被覆ダイによって生成される渦巻きほど被覆材料を加熱しないためである。
【００４６】
いくつかの実施形態によれば、ＷＯＷ被覆装置は、ガイドダイおよび少なくとも２つのサイジングダイを含み、さらにサイジングダイ２５の少なくとも１つ（好適には両方）は、
（ａ）ファイバ入口開口２５Ａ、
（ｂ）テーパ壁を有する円錐状フェルールを形成し、ファイバ入口開口２５Ａの下方に位置している、第１の部分２７であって、円錐状フェルールの断面が、２°≦α≦２５°の半角αで傾斜している内壁と、０．２５ｍｍから２ｍｍの間の高さＬ1とを有している、第１の部分２７、
（ｃ）０．１ｍｍ≦ｄ2≦０．５ｍｍおよび０．５ｄ2≦Ｌ2≦２．５ｄ2であるような、実質的に一定の内径ｄ2および長さＬ2を有している、第１の部分２７に隣接して位置している円筒状部分２６、
を備えている。図７Ａ、７Ｂのサイジングダイ２５1、２５2は、第１の部分２７の上方に位置する、凸状断面を有する壁を備えたベル領域２８を有していない。
【００４７】
いくつかの実施形態によれば、ＷＯＷ被覆装置は、ガイドダイおよび少なくとも２つのサイジングダイを含み、さらにサイジングダイ２５の少なくとも１つ（好適には両方）は、
（ａ）ファイバ入口開口２５Ａ、
（ｂ）テーパ壁を有する円錐状フェルールを形成し、ファイバ入口開口２５Ａの下方に位置している、第１の部分２７であって、円錐状フェルールの断面が、２°≦α≦２５°の半角αで傾斜している内壁と、０．２５ｍｍから２ｍｍの間の高さＬ1とを有している、第１の部分２７、
（ｃ）０．１ｍｍ≦ｄ2≦０．５ｍｍおよび０．５ｄ2≦Ｌ2≦２．５ｄ2であるような、実質的に一定の内径ｄ2および長さＬ2を有している、第１の部分２７に隣接して位置している円筒状部分２６、および、
（ｄ）ｄ2よりも大きい内径を有し、第１の部分２７の上方または円筒状部分２６の下方（下流）のいずれかに位置している、円筒状脚部分２９、３２、
を備えている。
【００４８】
図７Ｃに示されているものに類似したウェット・オン・ウェット被覆塗布器は、内径ｄ3（孔径）とオリフィス２６Ｂとを有する円筒状ランド部分２６のみを含み円錐状壁を含んでいない、第２のサイジングダイ２５2を利用することによって、ずれの程度が良好なファイバを生成することができる。（本書では、このようなサイジングダイをオリフィスのみのダイとも称する）。すなわち図７Ｃの実施形態において、第２のすなわち下方サイジングダイ（２５2）は、円筒状領域２６を有し、テーパ領域２７およびベル領域２８を有していない。
【００４９】
従って、いくつかの実施形態（例えば図７Ｃ参照）によれば、被覆装置は、
（Ｉ）ガイドダイ、
（ＩＩ）ガイドダイの下流に位置している、少なくとも２つのサイジングダイであって、
（ｉ）サイジングダイの少なくとも１つが、（ａ）ファイバ入口開口２５Ａ1、（ｂ）テーパ壁２７Ａを有する円錐状フェルールを形成する第１の部分２７であって、第１の部分２７が、ファイバ入口開口と第１の部分２７との間に位置する凸状断面を有する壁をサイジングダイが含まないように、ファイバ入口開口に直接隣接して位置しており、円錐状フェルールの断面が、２°≦α≦２５°の半角αで傾斜している内壁と、０．２５ｍｍから２ｍｍの間の高さＬ1とを有している、第１の部分２７、（ｃ）０．１ｍｍ≦ｄ2≦０．５ｍｍおよび０．５ｄ2≦Ｌ2≦２．５ｄ2であるような、実質的に一定の内径ｄ2および長さＬ2と、出口開口２６Ｂ1とを有している、円筒状部分２６1、を備え、さらに、
（ｉｉ）少なくとも２つのサイジングダイの他方が、凸状断面を有する壁も、テーパ壁を有する円錐状フェルールも含まず、かつ（ａ）ファイバ入口開口２５Ａ2と、ファイバ入口開口２５Ａ2に直接隣接している円筒状部分２６2と、出口開口２６Ｂ2とを備えている、
ような、少なくとも２つのサイジングダイ、
を備えている。
【００５０】
図７Ａおよび７Ｂの実施形態は、以下の理由で図７Ｃに示されているものよりも好ましい。開始時、第２の被覆のための材料の流れが、一般に最初に出される。第２のサイジングダイ２５2にテーパ領域２７がない場合、円筒状ランド領域２６2のオリフィス（出口開口）２６Ｂ2とファイバ２１との間に生成される間隙における、第２の被覆材料の流れに対する抵抗は非常に小さい。このように抵抗が不足していると、漏れおよび二次被覆材料内の塊（すなわち、被覆内の欠陥であり、コーティング送出における圧力変動により頻繁に生じる）につながり得る。オリフィスのみの様式の二次サイジングダイが漏れを生じない場合であっても、得られる第２の被覆の直径が大きくなり、また直径の均一性の制御は困難である。さらに、オリフィス２６Ｂ2のように、圧力が、二次被覆されるファイバの直径を調整する唯一の手段である場合、傾斜した際に、あるいは定常運転中であっても、やはりより大きな被覆の直径のばらつきが存在する。
【００５１】
オリフィスのみのサイジング（円筒状部分のみを有するサイジングダイ）が（図７Ｃに示すように）第２のサイジングダイとして使用される被覆塗布器の実施形態に比べて、図７Ａおよび７Ｂのウェット・オン・ウェット被覆塗布器の実施形態は、第２の（下方）サイジングダイ２５2の高さの低い（０．２ｍｍ＜Ｌ1≦２ｍｍ）のテーパ部分２７によって、ダイがより高い塗布圧力を維持できるため、有利である。これは、第２のサイジング２５2のオリフィス２６Ｂが開始時に漏れる傾向を排除し、さらに起動および通常の両動作時の被覆の直径の制御を大きく改善させる。第２のサイジングダイ２５2のテーパ領域は、開始時に５〜２０ｐｓｉ（３４．５〜１３７．９ｋＰａ）の印加を可能にし、これはコーティングのメニスカスを生成するのに十分である。
【００５２】
図７Ａ、７Ｂ、および７Ｃの被覆塗布器の実施形態において、３つのダイ用のホルダ３１は、ダイが全て同心となるように製造された単一のチューブである。チューブおよびホルダの設計はさらに、サイジングダイ２５1と２５2との間、および第１のサイジングダイ２５1とガイドダイ２２との間の、様々な間隙（距離）に適合するものであるべきであり、これは距離Ｓ１、Ｓ２が、引き込まれるコーティングの量、従って被覆される直径に、影響を及ぼし得るためである。（距離Ｓ１、Ｓ２は、ダイのエッジ間の距離）
本書で説明されるサイジングダイの実施形態のこの改善された形状（例えば、図６Ａ、６Ｂ、７Ａ、および７Ｂのサイジングダイの実施形態参照）は、１以上の以下の利点をもたらす。すなわち、コーティングの渦巻きＧのサイズを減少させ（これは、ベル／テーパのサイズの減少によって、戻されるコーティング量が減少した結果である）、および／または、サイジングダイにおいて相当なセンタリング力（すなわち、ファイバをダイ内で中心に置くのに十分な力）を維持するよう、特により高速の速さおよびより高いコーティング粘度で、十分な被覆材料が戻される。例えば図８は、図３および６Ａのサイジングダイ（夫々「標準」および「円錐のみ」と表示する）で生成された二次被覆を有するファイバの、一次被覆の中心からの二次被覆の中心のずれを示している。図８に示されているように、二次被覆材料の送出温度が低い場合（すなわち、４５℃未満）、円錐のみのサイジングダイ２５により生成された二次被覆のずれは、図５の標準的なダイを用いて生成された場合の５分の１未満である。さらに、被覆材料の温度が増加すると、円錐のみのサイジングダイの実施形態により生成された被覆で二次被覆のずれが増加し、これは、―低温でコーティングの粘度が高くなるとセンタリング力を増加させ、これが被覆のずれを低減する―という、軸対称のコンピュータ流体モデルの予測に一致する。図３の（比較例として使用される）典型的な市販のサイジングダイは反対の挙動を示し、すなわち、二次被覆材料の温度が増加すると被覆のずれは減少する。この場合もこれは、標準的なダイに存在している被覆ダイのベル部分内の、渦巻きの結果である。コーティングがより粘性のあるものになると渦巻き内のせん断加熱が最大になるため、コーティングの温度が低くなると、ファイバと渦巻きの中心領域との間の温度勾配が最大になる。指数関数的に温度に依存するコーティングの粘度勾配は、従って同様に、標準的なダイをより低温（＜４５℃）で使用すると大幅に大きくなる。前述したように、渦巻き内部の流れおよび温度には方位変動が存在し、すなわち渦巻きはすりこぎ運動をする傾向がある。加熱された低粘度の渦巻きＧ内の被覆材料が、ファイバの動きによってテーパ領域２７の円錐エリア内へと引きずられると、温度すなわち粘度の方位変動が、ファイバ２１をダイの軸の中心から外れさせるように作用する合力を生じさせる。この合力は従って、ファイバと同心ではない被覆の塗布に関与する。さらに、この渦巻きのすりこぎ運動を我々が観察すると、方位変動は安定したものではなく、むしり時間と共に変化し、このすりこぎ運動の一時的な特徴が、被覆の同心性を無秩序な、すなわちランダムなものとすることが明らかになる。
【００５３】
図９は、図２および３に示されているものに類似した標準的なサイジングダイを用いて塗布された、単一層被覆のずれの大きさ（半径方向成分）およびずれの方位配向を示している。（すなわち、半径方向座標を使用して、図９に示されている同心性を定義した。大きさは原点から点までの距離であり、向きは真上からの角度である）。渦巻きＧの方位変動がランダムに起こると、ファイバはダイの片側から他方の側へと、無秩序すなわちランダムな形で動き得る。このファイバの動きが図９に示されている。渦巻きはファイバの動きによって動かされるため、ランダムさは圧力に無関係であり、またこれはあらゆる温度で起こる。ただしこれはより低温になるとより目立ち、というのも渦巻きの内側と外側との間の温度差は、より低温で最大になるためである。図９は、ずれの大きさが決してゼロにはならないことを示しており、これはファイバが完全にサイジングダイの中心に位置することはないことを意味する。（本書では、被覆のずれという用語は、ファイバの中心（その軸）と被覆層の中心との間の物理的な距離である。ファイバおよび被覆の中心が同じであり、かつ被覆が完全にガラスと同心であるのが理想的である。）
渦巻きＧの強度は牽引速度（すなわち、ファイバ線引き速度）にも比例し、従って最速の速さ（すなわち、線引き速度＞２５ｍ／ｓ）で渦巻きのサイズを制限することがますます重要になる。これは、ベル部分２８を形成する凸状壁の高さを、高さＬ0＜１ｍｍ、好適にはＬ0≦０．５ｍｍとなるように最小限に抑える（すなわち、凸状壁のサイズを最小限に抑える）ことによって、またより好適には図６Ａ、６Ｂ、および７Ａ〜７Ｃに示されているように（円錐のみの実施形態を用いて）ベル部分２８を完全に排除することによって成し得る。
【００５４】
渦巻きのサイズを減少させることによる別の重要な結果は、被覆材料がファイバに最初に接触する位置である上方の被覆材料のメニスカスが安定化されることである。我々は、６０ｐｓｉ（４１３．７ｋＰａ）程度の低い圧力でダイが溢れる（ファイバがディウェットする）こと、またこの圧力は高速になると低くなり、サイジングダイが最大１０００ｐｓｉ（６．９ＭＰａ）まで安定であるはずであることを圧力と牽引力との間の力平衡が示唆することを見出した。標準的な市販のサイジングダイ（すなわち、比較的大きいベル部分を備えたダイ）を使用すると、渦巻きＧからの高温の被覆材料がファイバとガイドダイとの間の空間に入り込んで、溢れに対するガイドダイの抵抗を相当低減させる可能性がある。円錐のみのサイジングダイの実施形態では（例えば図６Ａ、６Ｂ、７Ａ、および７Ｂ参照）、温度増加と結果として得られる粘度減少がより小さく、これは典型的な製造条件での溢れの可能性を大きく減少させる。
【００５５】
本出願人らは、テーパ領域２７の高さＬ1が、渦巻きＧのサイズとその速度を減少させるのを助ける、重要なパラメータであることを見出した。上で論じたように、サイジングダイ２５の円錐高さＬ1はＬ1＜２ｍｍであることが好ましい。好適には１．３ｍｍ≦Ｌ1≦１．５ｍｍである。好適にはさらに（１／２）ｄ2≦Ｌ2≦２．５ｄ2であり、ここで０．５ｍｍ≦ｄ2≦１．１ｍｍである。例えばｄ2≦Ｌ2≦２ｄ2である。例えば図１０は、サイジングダイ２５の円錐高さＬ1が（１／２）ｄ2および２ｄ2であり、本研究ではｄ2＝０．５６ｍｍである、図６のものに類似した実施形態により生成された単一層被覆のずれを示している。
【００５６】
図１０に示されているように、被覆のずれは、テーパ（すなわち円錐）の高さＬ1が直径ｄ2の半分である場合、テーパの高さＬ1がダイ径ｄ2の２倍である場合に比べて大幅に低い。上で論じたように、重要な考慮事項の１つは、サイジングダイによって戻される被覆材料の量である。サイジングダイ２５によって戻される被覆材料の量を減少させることが重要である。テーパ領域２７がより長いと、ファイバによって引き込まれるコーティングの量と、また戻される量も増加する。従って、テーパ領域２７の高さＬ1は０．５ｍｍから２ｍｍであることが好ましく、より好適には０．９ｍｍから１．２ｍｍである。図１０はさらに、ダイ２５のテーパ部分２７内に位置している渦巻きＧが被覆のずれに強く悪影響を及ぼし、この影響を低減させる必要があることも示唆している。本出願人らは、テーパ領域２７の高さＬ1が２ｍｍ以下である場合、渦巻きＧの悪影響が著しく最小化されることを見出した。
【００５７】
図１１に示されているように、被覆されるファイバの直径は、さらにガイドダイ２２とサイジングダイ２５との間の間隙（隔たり）の関数である。ファイバで引き込まれる被覆の境界層は、距離Ｓ１、Ｓ２が長くなるとより厚くなり、サイジングダイ２５のテーパ部分２７の先端での圧力を増加させ、かつファイバの被覆層の厚さを増加させる。
【００５８】
改善されたサイジングダイを利用すると、ウェット・オン・ウェットで塗布される被覆の形状も大幅に改善される。図１２は、２つの被覆のウェット・オン・ドライ（ＷＯＤ）塗布、並びに２つの異なるタイプのウェット・オン・ウェット（ＷＯＷ）被覆塗布プロセスに対し、一次被覆のずれの関数として全体の被覆のずれを示している。全体のずれは、第２の被覆の中心とファイバ中心との間の、典型的にはμｍで測定される物理的距離であって、一次のずれは、一次被覆の中心とファイバ中心との間の、典型的にはμｍで測定される物理的距離である。より具体的には、図１２は、１）図５の市販の被覆塗布器（緑色の点）、で塗布された被覆での一次被覆のずれおよび全体のずれ（ファイバ中心に対する二次被覆のずれ）を、２）オリフィスのみのサイジングダイを用いた塗布器（図７Ｃ参照、青色）、および３）図３の従来のウェット・オン・ドライ塗布器（赤色）、で塗布されたものに対して示したものである。
【００５９】
図１２に示されているように、（例えば図７Ｃに示されているような）「オリフィスのみ」の第２のサイジングダイを用いたウェット・オン・ウェット塗布器は、図３の市販の塗布器に比べて被覆層のずれを大きく改善させ得るが、上で記したような開始時および制御の問題のため、これは最も好適な解決策ではない。円錐のみの設計の第２のサイジング（例えば図７Ａおよび７Ｂのもの）を利用したウェット・オン・ウェット塗布器では、これらの不利益を伴わずに同等またはより優れた被覆のずれを達成することができる。
【００６０】
従って、いくつかの実施形態によれば、光ファイバを被覆する方法は、
（Ｉ）光ファイバを少なくとも１つのサイジングダイに通して動かすことによって、光ファイバを被覆材料で被覆するステップであって、少なくとも１つのサイジングダイが、
（ａ）ファイバ入口開口、
（ｂ）テーパ壁を有する円錐状フェルールを形成し、ファイバ入口開口の下方に位置している、第１の部分であって、円錐状フェルールの断面が、２°≦α1≦２５°の半角αで傾斜している内壁と、０．２５ｍｍから２ｍｍの間の高さＬ1とを有している、第１の部分、
（ｃ）０．１ｍｍ≦ｄ2≦０．５ｍｍおよび０．５ｄ2≦Ｌ2≦２．５ｄ2であるような、実質的に一定の内径ｄ2および長さＬ2を有している、第１の部分に隣接して位置している円筒状ランド部分、
を備えている、ステップ、
を有してなる。サイジングダイは、第１の部分の上方または円筒状ランド部分の下方のいずれかに位置している、ｄ2よりも大きい内径を有する円筒状脚部分をさらに含み得る。
【００６１】
いくつかの実施形態によれば、光ファイバを被覆する方法は、
（Ｉ）光ファイバを被覆装置の第１のサイジングダイに通して動かすことによって、光ファイバを一次被覆材料で被覆するステップであって、第１のサイジングダイが、
（ａ）ファイバ入口開口、
（ｂ）テーパ壁を有する円錐状フェルールを形成し、ファイバ入口開口の下方に位置している、第１の部分であって、円錐状フェルールの断面が、２°≦α1≦２５°の半角αで傾斜している内壁と、０．２５ｍｍから２ｍｍの間の高さＬ1とを有している、第１の部分、
（ｃ）０．１ｍｍ≦ｄ2≦０．５ｍｍおよび０．５ｄ2≦Ｌ2≦２．５ｄ2であるような、実質的に一定の内径ｄ2および長さＬ2を有している、第１の部分に隣接して位置している円筒状ランド部分、および、
（ｄ）ｄ2よりも大きい内径を有し、第１の部分の上方または円筒状ランド部分の下方のいずれかに位置している、円筒状脚部分、
を含んでいる、ステップ、および、
（ＩＩ）一次被覆をその表面に備えている光ファイバを、被覆装置の第２のサイジングダイに通して動かすことによって、二次被覆を続いて塗布するステップであって、第２のサイジングダイが、
（ａ）ファイバ入口開口、
（ｂ）テーパ壁を有する円錐状フェルールを形成し、ファイバ入口開口の下方に位置している、第１の部分であって、円錐状フェルールの断面が、２°≦α2≦２５°の半角αで傾斜している内壁と、０．２５ｍｍから２ｍｍの間の高さＬ1とを有している、第１の部分、
（ｃ）０．１ｍｍ≦ｄ2≦０．５ｍｍおよび０．５ｄ2≦Ｌ2≦２．５ｄ2であるような、実質的に一定の内径ｄ2および長さＬ2を有している、第１の部分に隣接して位置している円筒状ランド部分、および、
（ｄ）ｄ2よりも大きい内径を有し、第１の部分の上方または円筒状ランド部分の下方のいずれかに位置している、円筒状脚部分、
を含んでいる、ステップ、
を有してなる。
【００６２】
いくつかの実施形態によれば、α1＞α1である。１０°＜α1＜２５°および２°＜α2＜１５°であることが好ましい。例えば第１の（上部）サイジングダイの半角αは１５°＜α1＜２５°、さらに５°＜α2＜１０°でもよい。また、上部（第１の）サイジングダイ２５1において円筒状脚部分は第１の部分（テーパ部分）２７の少なくとも上方に位置し、下部（第２の）サイジングダイ２５2において円筒状脚部分は、円筒状ランド部分２６またはその下方に位置していることが好ましい。
【００６３】
他に明確に述べられていなければ、本書に明記されるいずれの方法も、そのステップを特定の順序で実行する必要があると解釈されることを全く意図していない。従って、方法の請求項がそのステップが行われる順序を実際に説明していない場合、あるいはそれ以外に請求項または説明の中でそのステップが特定の順序に限定されるべきであると具体的に述べられていない場合には、何らかの特定の順序が推測されることは全く意図されていない。
【００６４】
本発明の精神および範囲から逸脱することなく、種々の改変および変形が作製可能であることは当業者には明らかであろう。本発明の精神および本質を組み込んだ、開示された実施形態の改変、コンビネーション、サブコンビネーション、および変形が当業者には思い付き得るため、本発明は添付の請求項およびその同等物の範囲内の全てのものを含むと解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００６５】
２１    ファイバ
２５    サイジングダイ
２６    円筒状ランド部分
２７    第１の部分
２９、３２    円筒状脚部分
【図１】
0006568067.tif 000003
【図２】
0006568067.tif 000004
【図３】
0006568067.tif 000005
【図４】
0006568067.tif 000006
【図５】
0006568067.tif 000007
【図６Ａ】
0006568067.tif 000008
【図６Ｂ】
0006568067.tif 000009
【図７Ａ】
0006568067.tif 000010
【図７Ｂ】
0006568067.tif 000011
【図７Ｃ】
0006568067.tif 000012
【図８】
0006568067.tif 000013
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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