(57)【要約】  光ファイバ硬化要素は、内面および外面を画成する本体を有する管を備える。この管は、空洞の反対の端部に第１の開口および第２の開口を画成する。この管は、空洞を通じて延在する中心軸を画成する。複数の光源が、管の本体に結合されており、その管の中心軸に向けて光を放出するように作られている。その光源の各々は、管の中心軸に対して垂直に画成された共通平面と交わる。反射コーティングが、本体の内面上に位置付けられ、管の中心軸に向けてその光を反射するように作られている。
2021534069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ硬化要素において、
内面および外面を画成する本体を有する管であって、空洞の反対の端部に第１の開口および第２の開口を画成し、該空洞を通じて延在する中心軸を画成する管、
前記管の本体に連結されており、該管の中心軸に向けて光を放出するように作られている複数の光源であって、該光源の各々が、前記管の中心軸に対して垂直に画成された共通平面と交わる、複数の光源、および
前記本体の内面上に位置付けられ、前記管の中心軸に向けて前記光を反射するように作られている反射コーティング、
を備えた光ファイバ硬化要素。
【請求項２】
前記複数の光源の内の少なくとも２つが、約６０°以下の角度だけ互いからずれている、請求項１記載の光ファイバ硬化要素。
【請求項３】
前記複数の光源の内の光源の各々が、一連の発光ダイオードを含む、請求項１または２記載の光ファイバ硬化要素。
【請求項４】
前記複数の光源が前記管の周りに等間隔にある、請求項１から３いずれか１項記載の光ファイバ硬化要素。
【請求項５】
前記複数の光源の各々が、前記管の中心軸から実質的に等間隔にある、請求項１から４いずれか１項記載の光ファイバ硬化要素。
【請求項６】
前記複数の光源の下に位置付けられた第２の複数の光源であって、前記管の中心軸に向けて光を放出するように位置付けられている第２の複数の光源をさらに備える、請求項１から５いずれか１項記載の光ファイバ硬化要素。
【請求項７】
前記複数の光源の各々が、前記中心軸に平行な方向の長さを有し、前記複数の光源の各々により放出される光が、該長さに沿って変動する波長を有する、請求項１から６いずれか１項記載の光ファイバ硬化要素。
【請求項８】
光ファイバを被覆する方法であって、
動いている光ファイバ上に硬化性組成物を施す工程、
その周囲を囲んで位置付けられた複数の光源を含む実質的に円形の硬化要素の中心軸に沿って前記光ファイバおよび前記硬化性組成物を移動させる工程であって、該光源の各々が、該中心軸に対して垂直に画成された共通平面と交わり、前記光ファイバが３５ｍ／ｓから１００ｍ／ｓの速度で前記硬化要素を通って移動する工程、
前記複数の光源からの光を前記硬化要素の中心軸に向けて放出する工程、および
前記光を使用して、前記硬化性組成物を被覆に硬化させる工程、
を有してなる方法。
【請求項９】
前記光の強度が、前記中心軸で測定して、約１００Ｗ／ｃｍ２から約３８４Ｗ／ｃｍ２である、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
光ファイバを被覆する方法において、
動いている光ファイバ上に硬化性組成物を施す工程であって、該光ファイバは、約３０ｍ／ｓから約１００ｍ／ｓの速度で動いている工程、
前記光ファイバ上の前記硬化性組成物の上に硬化性インク組成物を施す工程、
それを囲む周囲に位置付けられた複数の光源を含む硬化要素の中心軸に前記光ファイバを通す工程であって、前記複数の光源の各々が発光ダイオードを含む工程、
前記複数の光源からの紫外線を前記管の中心軸に向けて放出する工程であって、該紫外線は、該中心軸で測定して、約４８Ｗ／ｃｍ２から約３８４Ｗ／ｃｍ２の強度を有する工程、および
前記紫外線で前記硬化性インク組成物および前記硬化性組成物を同時に硬化させる工程、
を有してなる方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、２０１８年８月２４日に出願された米国仮特許出願第６２／７２２３４４号に優先権の恩恵を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、広く、被覆を硬化させるための方法および装置に関し、より詳しくは、光ファイバ上に位置付けられた被覆を硬化させるための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来の光ファイバ技術では、曲げおよび損傷抵抗のために紫外線硬化性被覆の塗布が用いられる。その被覆を硬化させるための紫外線は、多くの場合、一般に広範囲の紫外線を放出し、低い効率を有する水銀放電ランプにより供給される。
【発明の概要】
【０００４】
本開示の少なくとも１つの特徴によれば、光ファイバ硬化要素は、内面および外面を画成する本体を有する管を備える。この管は、空洞の反対の端部に第１の開口および第２の開口を画成する。この管は、空洞を通じて延在する中心軸を画成する。複数の光源が、管の本体に連結されており、その管の中心軸に向けて光を放出するように作られている。その光源の各々は、管の中心軸に対して垂直に画成された共通平面と交わる。反射コーティングが、本体の内面上に位置付けられ、管の中心軸に向けてその光を反射するように作られている。
【０００５】
本開示の別の特徴によれば、光ファイバを被覆する方法は、動いている光ファイバ上に硬化性組成物を施す工程；その周囲を囲んで位置付けられた複数の光源を含む実質的に円形の硬化要素の中心軸に沿って光ファイバおよび硬化性組成物を移動させる工程であって、その光源の各々が、中心軸に対して垂直に画成された共通平面と交わる工程；複数の光源からの光を硬化要素の中心軸に向けて放出する工程；およびその光を使用して、硬化性組成物を被覆に硬化させる工程を有してなる。
【０００６】
本開示の別の特徴によれば、光ファイバを被覆する方法は、動いている光ファイバ上に硬化性組成物を施す工程であって、その光ファイバは、約３０ｍ／ｓから約１００ｍ／ｓの速度で動いている工程；その光ファイバ上の硬化性組成物の上に硬化性インク組成物を施す工程；それを囲む周囲に位置付けられた複数の光源を含む硬化要素の中心軸に光ファイバを通す工程；その複数の光源からの紫外線を管の中心軸に向けて放出する工程であって、その紫外線は、中心軸で測定して、約４８Ｗ／ｃｍ２から約３８４Ｗ／ｃｍ２の強度を有する工程；およびその紫外線で硬化性インク組成物および硬化性組成物を同時に硬化させる工程を有してなる。
【０００７】
本開示のこれらと他の特徴、利点、および目的は、以下の明細書、特許請求の範囲、および添付図面を参照することによって、当業者にさらに理解され、認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
以下は、添付図面における図の説明である。図は、必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、図の特定の特徴および特定の視野が、明確さと簡潔さのために、規模および図式で誇張されて示されることがある。
【図１Ａ】少なくとも一例による、ファイバ線引きシステムの概略図
【図１Ｂ】少なくとも一例による、図１Ａの線ＩＢ−ＩＢでとられた断面図
【図２Ａ】少なくとも一例による、ファイバ線引きシステムの被覆区画の斜視図
【図２Ｂ】少なくとも一例による、光ファイバ硬化要素の上面図
【図３】少なくとも一例による、方法の流れ図
【図４Ａ】線引き速度および光強度に関する、紫外線への暴露距離に対する硬化程度のグラフ
【図４Ｂ】線引き速度および光強度に関する、紫外線への暴露距離に対する硬化程度のグラフ
【図４Ｃ】線引き速度および光強度に関する、紫外線への暴露距離に対する硬化程度のグラフ
【図４Ｄ】線引き速度および光強度に関する、紫外線への暴露距離に対する硬化程度のグラフ
【図４Ｅ】線引き速度および光強度に関する、紫外線への暴露距離に対する硬化程度のグラフ
【図４Ｆ】線引き速度および光強度に関する、紫外線への暴露距離に対する硬化程度のグラフ
【図４Ｇ】線引き速度および光強度に関する、紫外線への暴露距離に対する硬化程度のグラフ
【図４Ｈ】線引き速度および光強度に関する、紫外線への暴露距離に対する硬化程度のグラフ
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の追加の特徴および利点は、以下の詳細な説明に述べられており、その説明から当業者に明白となるか、または特許請求の範囲および添付図面と共に、以下の説明に記載されたように本開示を実施することによって、認識されるであろう。
【００１０】
ここに用いられているように、「および／または」という用語は、２つ以上の項目のリストに使用されている場合、列挙された項目のいずれか１つをそれ自体で用いても、列挙された項目の２つ以上のいずれの組合せを用いても差し支えないことを意味する。例えば、組成物が、成分Ａ、Ｂ、および／またはＣを含有していると記載されている場合、その組成物は、Ａのみ；Ｂのみ；Ｃのみ；ＡとＢを組合せで；ＡとＣを組合せで；ＢとＣを組合せで；またはＡ、Ｂ、およびＣを組合せで含有し得る。
【００１１】
この文書において、第１と第２、上部と底部などの関係語は、ある実体または作用を、別の実体または作用から、そのような実体または作用の間のどのような実際のそのような関係または順序も必ずしも必要とせずに、または暗示せずに、区別するためだけに使用される。
【００１２】
記載された開示の構造物、および他の構成部材は、どの特定の材料にも限定されないことが、当業者により理解されるであろう。ここに開示された開示の他の例示の実施の形態は、特に明記のない限り、幅広い材料から形成されることがある。
【００１３】
本開示の目的に関して、「連結された」（その形態の全てで：連結する、連結、連結されたなど）という用語は、広く、（電気的または機械的に）直接的または間接的に互いへの２つの構成部材の結合を意味する。そのような結合は、事実上静止していても、事実上可動性であってもよい。そのような結合は、２つの構成部材（電気的または機械的）および互いに１つの単一体として一体成形された中間部材により、またはその２つの構成部材により、達成されることがある。そのような結合は、特に明記のない限り、事実上永久的であっても、もしくは事実上一時的、取り外し可能または解放可能であってもよい。
【００１４】
ここに用いられているように、「約」という用語は、量、サイズ、配合、パラメータ、および他の数量と特徴が、正確ではなく、正確である必要はないが、必要に応じて、許容差、変換係数、丸め、測定誤差など、並びに当業者に公知の他の要因を反映して、近似および／またはそれより大きいか小さいことがあることを意味する。範囲の値または端点を記載する上で「約」という用語が使用される場合、その開示は、言及されている特定の値または端点を含むと理解すべきである。明細書における範囲の数値または端点に「約」が付いていようとなかろうと、範囲の数値または端点は、２つの実施の形態：「約」により修飾されているもの、および「約」により修飾されていないものを含む意図がある。範囲の各々の端点は、他の端点に関してと、他の端点と関係なくの両方で有意であることがさらに理解されよう。
【００１５】
ここに用いられているような「実質的」、「実質的に」という用語、およびその変形は、記載された特性が、ある値または記載と等しいか、またはほぼ等しいことを留意することが意図されている。例えば、「実質的に平らな」表面は、平らなまたはほぼ平らな表面を意味することが意図されている。さらに、「実質的に」は、２つの値が等しいか、またはほぼ等しいことを意味することが意図されている。いくつかの実施の形態において、「実質的に」は、互いの約１０％以内の値を意味することがある。
【００１６】
例示の実施の形態に示されるような、本開示の要素の構造および配置は、例示に過ぎないことを留意することも重要である。本革新のいくつかの実施の形態しか、本開示に詳しく記載されていないが、本開示を精査する当業者には、列挙された主題の新規および非自明の教示および利点から実質的に逸脱せずに、多くの改変（例えば、様々な要素のサイズ、寸法、構造、形状および比率、パラメータの値、取り付け配置、材料の使用、色、向きなどにおける変化）が可能であることが容易に認識されよう。例えば、一体成形されたと示された要素が多数の部品から構成されても、多数の部品として示された要素が一体成形されても、界面の操作が逆または他に変えられても、構造の長さまたは幅、および／またはシステムの部材、またはコネクタ、または他の要素が変えられても、要素間に設けられた調節位置の性質または数が変えられてもよい。システムの要素および／またはアセンブリが、多種多様な色、テクスチャ、および組合せのいずれで、十分な強度または耐久性を提供する多種多様な材料のいずれから構成されてもよいことも留意すべきである。したがって、そのような改変の全ては、この革新の範囲内に含まれるべきであることが意図されている。この革新の精神から逸脱せずに、所望の実施の形態および他の例示の実施の形態の設計、作動条件、および配置に、他の置換、改変、変更、および省略を行ってもよい。
【００１７】
ここで図１Ａおよび１Ｂを参照すると、光ファイバ製造システム１０が概略示されている。光ファイバ製造システム１０は、約２，１００℃の温度に加熱されることがある炉１４を備える。ガラス製光ファイバプリフォーム１８が炉１４内に配置され、光ファイバ２２がそこから線引きされる。ガラス製光ファイバプリフォーム１８は、どのガラスまたは材料から構成されてもよく、ドープされていてもよい。光ファイバ２２がガラス製光ファイバプリフォーム１８から一旦線引きされたら、光ファイバ２２は、徐冷処理装置２６内で冷却されることがある。ここでは徐冷処理装置２６と称されているが、徐冷処理装置２６は、マッフルまたは下側延長マッフルとしても知られているであろうことが理解されよう。炉１４の出口に一体に連結されている徐冷処理装置２６が示されているが、徐冷処理装置２６は、炉１４から遠ざかっていても、または別のやり方で炉１４に接続されても差し支えないことが理解されよう。
【００１８】
徐冷処理装置２６は、２５℃および１気圧（約１０１ｋＰａ）の圧力での空気中における光ファイバ２２の冷却速度よりも遅い速度で光ファイバ２２を冷却するように作られている。徐冷処理装置２６は、光ファイバ２２が、約１，６００℃から約２，１００℃の温度で徐冷処理装置２６に入り、約５００℃以上の温度で出口開口部３０を通って徐冷処理装置２６から出るように炉１４の出力側に接続されることがある。光ファイバ２２は、光ファイバ２２を冷却するのに十分な距離に亘り室温の空気および／または１種類以上の他の要素（例えば、ファイバセンタリング装置、マイクロメーター、診断装置など）を通過することがある。十分な冷却後、光ファイバ２２は、次に、システム１０の被覆区画３４に移され、そこで、１種類以上の被覆が光ファイバ２２に施され、硬化される。下記により詳しく説明されるように、被覆区画３４は、光ファイバ２２に１種類以上の被覆を提供するために複数の要素を含むことがある。被覆区画３４から出た後、被覆を有する光ファイバ２２は、牽引装置またはローラ３８などの光ファイバ製造システム１０内の様々な加工段階を通って、ファイバ貯蔵スプール４２上に移動することができる。ローラ３８の内の１つは、光ファイバ２２が全システムを通じて線引きされ、最終的に貯蔵スプール４２上に巻かれるときに、光ファイバ２２に必要な張力を与えるために使用されることがある。光ファイバ２２は、約４０ｍ／ｓ、または約５０ｍ／ｓ、または約６０ｍ／ｓ、または約７０ｍ／ｓ、または約８０ｍ／ｓ、または約９０ｍ／ｓ、または約１００ｍ／ｓ、または約１１０ｍ／ｓ、またはそれらの間の任意と全ての値および範囲の速度で線引きされることがある。
【００１９】
被覆区画３４により施される被覆を備えた、光ファイバ２２は、層状構造である。光ファイバ２２は、中心にあるコア５０およびコア５０を取り囲むクラッド５４を備える。コア５０およびクラッド５４は、１種類以上のガラスからなることがある。様々な例によれば、コア５０およびクラッド５４は、光ファイバ２２が電磁導波路であるように互いに異なる屈折率を有する。クラッド５４の外面上に一次被覆５８が位置付けられている。一次被覆５８上には、二次被覆６２が位置付けられている。二次被覆６２上には、随意的なインク層６６が位置付けられることがある。一次被覆５８および二次被覆６２の機能は、一般に、機械的損傷から光ファイバ２２を保護し、光を輸送するための光ファイバ２２の能力を維持することである。インク層６６の機能は、一般に、光ファイバ２２に半透明または不透明着色被覆を与えることであり、この被覆は、ファイバ２２を識別する（例えば、リボンケーブルの例において）様式を提供する。
【００２０】
一次被覆５８は、クラッド５４の外面に直接施される。一次被覆５８は、被覆ファイバ２２の内部に到達する力を消散させ、その力がコア５０および／またはクラッド５４に伝えられないようにする軟質（例えば、低弾性率）被覆であることがある。一次被覆５８は、光ファイバ２２が曲げられているときに生じる応力を消散させる上で都合よいであろう。一次被覆５８は、約２０μｍ、または約３０μｍ、または約４０μｍ、または約４４μｍ、または約４８μｍ、または約５２μｍ、または約５６μｍ、または約６０μｍ、または約６４μｍ、または約６５μｍ、または約６６μｍ、または約６８μｍ、または約７２μｍ、または約７６μｍ、または約８０μｍ、もしくはこれらの値の間の任意と全ての値および範囲の厚さ（すなわち、硬化および／または未硬化状態にある）を有することがある。
【００２１】
一次被覆５８は、光ファイバ２２のクラッド５４に施される一次硬化性組成物（例えば、第１の硬化性組成物）の硬化生成物であることがある。この一次硬化性組成物は、オリゴマーおよび少なくとも１種類のモノマーを含むことがある。一次被覆５８を形成するのに使用される一次硬化性組成物は、光開始剤、酸化防止剤、および／または他の添加剤も含むことがある。様々な例によれば、その一次硬化性組成物のオリゴマーおよびモノマーは、（メタ）アクリレート系であり、ここで、「（メタ）アクリレート」という用語は、アクリレート、メタクリレート、またはその組合せを意味する。そのオリゴマーは、例えば、ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーであることがあるが、ここに与えられた教示から逸脱せずに、エポキシ、ビニルエーテル、およびチオレンなどの他のオリゴマーを使用してもよいことが理解されよう。そのモノマー成分に使用するための適切なモノマーの一群としては、アルコキシル化（メタ）アクリレート、エトキシル化（メタ）アクリレート、エトキシル化アルキルフェノールモノ（メタ）アクリレート、プロピレンオキシド（メタ）アクリレート、ｎ−プロピレンオキシド（メタ）アクリレート、イソプロピレンオキシド（メタ）アクリレート、単官能性（メタ）アクリレート、多官能性（メタ）アクリレート、およびその組合せが挙げられる。
【００２２】
前記一次硬化性組成物の全オリゴマー含有量は、約５質量％と約９５質量％の間、または約２５質量％と約７５質量％の間、または約４０質量％と約６０質量％の間であることがある。ここに用いられているように、特定の成分の質量パーセントは、接着促進剤および他の添加剤を除くバルク組成に導入される量を称する。その一次硬化性組成物のモノマー成分は、一般に、低粘度配合物を提供するために、一次被覆５８の屈折率を上昇させるために、および／または一次被覆５８の硬化した高分子材料に所望の程度の親水性を与えるために、オリゴマーと相溶性であるように選択される。そのモノマー成分は、約５質量％から約９５質量％、または約５質量％から約６０質量％、または約２０質量％から約５０質量％の量で一次硬化性組成物中に存在することがある。
【００２３】
二次被覆６２は、重合された（すなわち、硬化された）二次硬化性組成物（例えば、第２の硬化性組成物）の硬化生成物であることがある。この二次硬化性組成物は、重合されたときに、その分子が架橋するウレタンアクリレート化合物を含有することがある。二次被覆６２は、一次被覆５８の上に施され、典型的に、環境暴露および機械的損傷から光ファイバ２２を保護するための強靱層として機能する高弾性率材料である。二次被覆６２は、約１０μｍ、または約１２μｍ、または約１４μｍ、または約１６μｍ、または約１８μｍ、または約２０μｍ、または約２２μｍ、または約２４μｍ、または約２６μｍ、または約２８μｍ、または約３０μｍ、または約３２μｍ、または約３４μｍ、もしくはこれらの値の間の任意と全ての値および範囲の厚さ（すなわち、硬化および／または未硬化状態にある）を有することがある。
【００２４】
図１Ｂにおいて二次被覆６２上に位置付けられた異なる層として示されているが、インク層６６は、直接、二次被覆６２上に位置付けられてもよい。インク層６６は、硬化性インク組成物（例えば、第３の硬化性組成物）の硬化生成物である。その硬化性インク組成物は、１種類以上の硬化性モノマー、１種類以上の硬化性オリゴマー、１種類以上の顔料、１種類以上の光学的光沢剤および／または先に述べたような添加剤などの他の成分を含むことがある。その１種類以上の顔料は、約０．５質量％から約２０質量％の範囲、または約１質量％から約１５質量％の範囲、または約２質量％から約１０質量％の範囲の量で、硬化性インク組成物中に存在することがある。１種類以上の光学的光沢剤は、約０．５質量％から約２０質量％の範囲、または約１質量％から約１５質量％の範囲、または約２質量％から約１０質量％の範囲の量で、硬化性インク組成物中に存在することがある。その硬化性インク組成物は、顔料のより均一な、それほど凝集していない分布を促進するために、２５質量％までの分散剤も含むことがある。インク層６６は、約０．５μｍ、または約１．０μｍ、または約１．５μｍ、または約２．０μｍ、または約２．５μｍ、または約３．０μｍ、または約３．５μｍ、または約４．０μｍ、または約４．５μｍ、または約５．０μｍ、または約５．５μｍ、または約６．０μｍ、または約６．５μｍ、または約７．０μｍ、または約７．５μｍ、または約８．０μｍ、もしくはこれらの値の間の任意と全ての値および範囲の厚さ（すなわち、硬化および／または未硬化状態にある）を有することがある。
【００２５】
前記一次硬化性組成物、前記二次硬化性組成物、および／または前記硬化性インク組成物は、光開始剤も含むことがある。その光開始剤は、紫外線放射に暴露された際に、異なる組成物の硬化を開始させることがある。その硬化性組成物に適した光開始剤としては、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、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、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、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、（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、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、他の光開始剤および／またはその組合せが挙げられる。その光開始剤は、約０．５０質量％から約５．０質量％、または約１．０質量％から約３．０質量％の量で、一次硬化性組成物、二次硬化性組成物および／または硬化性インク組成物中に存在することがある。言い換えると、一次硬化性組成物、二次硬化性組成物および／または硬化性インク組成物は、約０．０１０モル／Ｌから約０．０６０モル／Ｌ、または約０．０１０モル／Ｌから約０．０５０モル／Ｌ、０．０１０モル／Ｌから約０．０４３モル／Ｌ、または約０．０１０モル／Ｌから約０．０３５モル／Ｌの濃度で光開始剤を含むことがある。
【００２６】
ここで図２Ａおよび２Ｂを参照すると、光ファイバ製造システム１０の被覆区画３４は、光ファイバ２２がそこを通過する１つ以上の被覆ユニット８０および１つ以上の光ファイバ硬化要素８４を備えることがある。被覆ユニット８０は、一次硬化性組成物、二次硬化性組成物および／または硬化性インク組成物の１つ以上を光ファイバ２２に施すように作られている。被覆ユニット８０は、被覆液が光ファイバ２２に得られる最も外側の表面に施されるように光ファイバ２２の周りに被覆液（例えば、一次硬化性組成物、二次硬化性組成物および／または硬化性インク組成物）を限定する被覆ダイに光ファイバ２２を通過させることにより作動する。被覆ユニット８０は、「ウェット・オン・ドライ」様式および／または「ウェット・オン・ウェット」様式で作動することができる。そのウェット・オン・ドライ様式において、被覆ユニット８０は、乾燥したまたは既に硬化した表面に一次硬化性組成物、二次硬化性組成物および／または硬化性インク組成物の内の１つを施す。例えば、第１の被覆ユニット８０は、光ファイバ２２のクラッド５４の外面に一次硬化性組成物を施し、次いで、硬化要素８４を使用して、その一次硬化性組成物を硬化させて、光ファイバ２２上に一次被覆５８を形成することがある。次いで、この過程は、光ファイバ２２を第２の被覆ユニット８０および第２の硬化要素８４に通過させることによって、その後の層（例えば、二次被覆６２および／またはインク層６６）について繰り返されるであろう。作動のウェット・オン・ウェット様式において、被覆ユニット８０は、硬化要素８４によるいずれの硬化の前に、光ファイバ２２に多数の連続した硬化性組成物を施すように作られることがある。例えば、被覆ユニット８０は、一次硬化性組成物を硬化させる前に、一次硬化性組成物上に二次硬化性組成物を、または一次硬化性組成物および／または二次硬化性組成物を硬化させる前に、二次硬化性組成物上に硬化性インク組成物を施すことがある。ウェット・オン・ウェット施用の後、光ファイバ２２は、光ファイバ２２上の複数の組成物を同時に硬化させることのできる硬化要素８４を通過させられることがある。そのような特徴は、光ファイバ製造システム１０に利用される被覆ユニット８０および硬化要素８４の数を減少させる上で都合よいであろう。作動様式にかかわらず、被覆ユニット８０は、光ファイバ２２が複数の被覆ユニット８０および／または硬化要素８４を通過させられて、一次被覆５８、二次被覆６２および／またはインク層６６を生成するように、一次硬化性組成物、二次硬化性組成物および／または硬化性インク組成物のいずれか１つの全厚未満を施してもよいことが理解されよう。
【００２７】
硬化要素８４は、被覆ユニット８０の下流に位置付けられている。言い換えると、光ファイバ２２は被覆ユニット８０を出て、その後、硬化要素８４に入る。硬化要素８４は、被覆ユニット８０に接続されても、そこからある距離に位置付けられてもよい。硬化要素８４は、光ファイバ２２上の一次硬化性組成物、二次硬化性組成物および／または硬化性インク組成物を硬化（重合）させるために１つ以上の形態のエネルギーを提供するように作られている。硬化要素８４は、内面９６および外面１００を画成する本体９２を有する管８８を備える。管８８は、空洞１１２の反対の端部に第１の開口１０４および第２の開口１０８を画成する。この管８８は、空洞１１２を通じて延在する中心軸１１６を画成する。光ファイバ２２は、概して、光ファイバ２２が硬化要素８４を通過している間に管８８の中心軸１１６をたどる。硬化要素８４は、管８８の本体９２に連結され、その管８８の中心軸１１６に向けて光１２２を放出するように作られた複数の光源１２０をさらに備える。反射コーティング１２４が、本体９２の内面９６上に位置付けられ、光１２２を反射するように作られている。様々な例によれば、硬化要素８４は、複数の光源１２０の下流（すなわち、光ファイバ２２が線引きされる方向において）または下に位置付けられた第２の複数の光源１３０を備えることがある。第２の複数の光源１３０は、複数の光源１２０と実質的に類似の様式で、管８８の中心軸１１６に向けて光１２２を放出するように位置付けられている。
【００２８】
管８８の本体９２の内面９６および／または外面１００は、実質的に円形、楕円形、長円形、三角形、正方形、長方形、五角形または他の高次の多角形である断面形状を有することがある。様々な例によれば、管８８の内面９６は、外面１００とは異なる断面形状を有することがある。管８８は、約５０ｃｍ、または約１００ｃｍ、または約１５０ｃｍ、または約２００ｃｍ、または約２５０ｃｍ、または約３００ｃｍ、または約３５０ｃｍ、または約４００ｃｍ、または約４５０ｃｍ、または約５００ｃｍ、または約５５０ｃｍ、または約６００ｃｍ、または約６５０ｃｍ、または約７００ｃｍ、または約７５０ｃｍ、または約８００ｃｍ、または約８５０ｃｍ、または約９００ｃｍ、または約９５０ｃｍ、または約１０００ｃｍ、もしくはこれらの値の間の任意と全ての値および範囲の長さ（すなわち、第１の開口１０４から第２の開口１０８まで測定されるような）を有することがある。例えば、管８８は、約５０ｃｍから約１０００ｃｍ、または約１００ｃｍから約８００ｃｍ、または約１００ｃｍから約７００ｃｍ、または約１００ｃｍから約６００ｃｍ、または約１００ｃｍから約５００ｃｍ、または約１００ｃｍから約４００ｃｍの長さを有することがある。
【００２９】
先に説明したように、管８８の本体９２の内面９６は、１つ以上の反射コーティング１２４を含むことがある。反射コーティング１２４は、本体９２の内面９６に施された金属箔または他の反射性材料を含むことがある。反射コーティング１２４は、連続構造であっても、内面９６の周りで不連続であってもよい。反射コーティング１２４は、滑らかなまたはテクスチャのある表面を有することがある。反射コーティング１２４は、光の電磁スペクトルの１つ以上の波長または波長域を反射するように作られることがある。例えば、反射コーティング１２４は、紫外線および／または短波長可視光を反射するように作られることがある。反射コーティング１２４は、約１０ｎｍから約４１０ｎｍの波長を有する光の１つ以上の波長または波長域を反射することがある。下記により詳しく説明されるように、反射コーティング１２４は、光１２２が、管８８の中心軸１１６を通過する光ファイバ２２（またはその上の硬化性組成物）と最終的に相互作用するように、管８８内の複数の光源１２０および／または第２の複数の光源１３０から放出された光１２２を反射するように作られている。言い換えると、最初の追加で光ファイバ２２に当たらないかもしれない光１２２は、反射コーティング１２４で反射され、中心軸１１６に向け直されて、光ファイバ２２（またはその上の硬化性組成物）と相互作用することがある。
【００３０】
複数の光源１２０は、管８８の本体９２に連結されており、管８８の中心軸１１６に向けて光１２２を放出するように作られている。硬化要素８４の複数の光源１２０は、ここに与えられた教示から逸脱せずに、管８８の周囲を部分的または完全に囲んで延在する単一の一体要素に組み込まれてもよいことが理解されよう。複数の光源１２０は、管８８の内面９６上に連結される、管８８に組み込まれる、および／または管８８の外面１００に連結されることがある。管８８の本体９２は、複数の光源１２０がその中に位置付けられる１つ以上の窓または開口を画成することがある。硬化要素８４は、管８８の本体９２の周りに位置付けられた複数の光源１２０において、２以上、３以上、４以上、５以上、６以上、７以上、８以上、９以上または１０以上の光源を含むことがある。複数の光源１２０は、互いから等間隔にあっても、複数の光源１２０の間の間隔が、管８８の周りで異なってもよい。例えば、複数の光源１２０の内の２つ以上が、約１０°以上、または約２０°以上、または約３０°以上、または約４０°以上、または約５０°以上、または約６０°以上、または約７０°以上、または約８０°以上、または約９０°以上、または約１００°以上、または約１１０°以上、または約１２０°以上、または約１３０°以上、または約１４０°以上、または約１５０°以上、または約１６０°以上、または約１７０°以上、または約１８０°以上、もしくはそれらの間の任意と全ての値および範囲の角度だけ離れていることがある。様々な例によれば、複数の光源１２０の内の少なくとも２つが、約６０°以下の角度だけ互いからずれている。本開示の目的に関して、「角度だけずれている」という用語は、中心軸１１６に対して垂直な平面において管８８の中心軸１１６から測定して、２つの隣接する光源１２０の中心間の角度を称する。
【００３１】
複数の光源１２０の各々は、中心軸１１６から実質的に等距離にあっても、またはその距離が異なってもよい。複数の光源１２０の内の１つ以上と、中心軸１１６との間の距離は、約０．５ｃｍ、または約１ｃｍ、または約２ｃｍ、または約３ｃｍ、または約４ｃｍ、または約５ｃｍ、または約６ｃｍ、または約７ｃｍ、または約８ｃｍ、または約９ｃｍ、または約１０ｃｍ、または約１５ｃｍ、または約２０ｃｍ、または約２５ｃｍ、または約３０ｃｍ、もしくはこれらの値の間の任意と全ての値および範囲にあることがある。例えば、複数の光源１２０の内の少なくとも１つと、管８８の中心軸１１６との間の距離は、約１ｃｍから約３０ｃｍ、または約１ｃｍから約７ｃｍであることがある。先に説明したように、複数の光源１２０の各々は、管８８の中心軸１１６から実質的に等間隔にあることがある。
【００３２】
複数の光源１２０の内の１つ以上は、約０．１ｍ、または約０．２ｍ、または約０．３ｍ、または約０．４ｍ、または約０．５ｍ、または約０．６ｍ、または約０．７ｍ、または約０．８ｍ、または約０．９ｍ、または約１．０ｍ、または約１．１ｍ、または約１．２ｍ、または約１．３ｍ、または約１．４ｍ、または約１．５ｍ、または約１．６ｍ、または約１．７ｍ、または約１．８ｍ、または約１．９ｍ、または約２．０ｍ、もしくはこれらの値の間の任意と全ての値および範囲の長さ（すなわち、中心軸１１６と平行な方向に測定して）を有することがある。例えば、光源１２０の内の１つ以上の長さは、約０．２ｍから約２ｍであることがある。
【００３３】
様々な例によれば、複数の光源１２０は、複数の光源１２０の内の２つ以上が、中心軸１１６に垂直な共通平面と交わるように管８８上に位置付けられている。例えば、光源１２０の各々は、各光源１２０の中心または中央領域がその共通平面と交わるように位置付けられることがある。そのような例において、光源１２０の各々の中心は、共通平面に沿って互いと揃っていることがある。言い換えると、光源１２０の内の１つ以上の中央領域がその共通平面と交わる。他の例において、光源１２０の内の１つ以上が、他の光源１２０の１つ以上と異なる位置で共通平面と交わることがある。例えば、光源１２０の内の１つ以上の頂部または上部領域が共通平面と交わる一方で、１つ以上の他の光源１２０は、異なる位置（例えば、光源１２０の中心、下部および／または底部）で共通平面と交わることがある。複数の光源１２０の内の１つ以上が、ここに与えられた教示から逸脱せずに、共通平面と交わらなくてもよいことが理解されよう。共通平面と交わるように光源１２０の内の２つ以上を揃えることは、中心軸１１６で光１２２のより大きい強度を達成できるように光１２２を重複させる上で都合よいであろう。
【００３４】
複数の光源１２０の各々は、管８８の中心軸１１６に向けて光１２２を放出するように配列された一連の発光ダイオードからなることがある。様々な例によれば、その発光ダイオードは、紫外線および／または短波長可視光を放出するように作られることがある。その発光ダイオードは、特定のピーク波長を中心とする比較的単色帯域の紫外線および／または短波長可視光を放出することがある；一方で、従来の紫外線源（例えば、アーク、水銀蒸気、およびマイクロ波システム）は、２００ｎｍと４４５ｎｍの間の出力範囲を有する広帯域エミッターである傾向にある。複数の光源１２０の例示の波長ピークは、３６５ｎｍ、３８５ｎｍ、３９５ｎｍおよび／または４０５ｎｍであることがある。様々な例によれば、複数の光源１２０の内の１つ以上から放出される紫外線および／または短波長可視光は、約２５０ｎｍから約４１０ｎｍ、または約２７０ｎｍから約４００ｎｍ、または約２９０ｎｍから約４００ｎｍ、または約３１０ｎｍから約４００ｎｍ、または約３３０ｎｍから約４００ｎｍの波長範囲内に波長ピークを有することがある。複数の光源１２０の各々は、ここに与えられた教示から逸脱せずに、互いと同じまたは異なる波長の光を放出してもよいことが理解されよう。さらに、複数の光源１２０は、一連の発光ダイオードからなるので、放出される光１２２の波長および／または強度は、光源１２０の長さに亘り異なることがある。そのような特徴は、一次硬化性組成物、二次硬化性組成物および／または硬化性インク組成物の内の１つ以上を優先的に硬化させる上で都合よいであろう。例えば、複数の光源１２０の上部（すなわち、開口１０４に最も近い部分）は、一次硬化性組成物を硬化させるように作られたより高強度の光１２２を放出するように作られることがあり、一方で、複数の光源１２０の下部（すなわち、開口１０８に最も近い部分）（例えば、または第２の複数の光源１３０）は、硬化性インク組成物を硬化させるために異なる強度および異なる波長で光１２２を放出するように作られることがある。そのような特徴は、被覆ユニット８０がウェット・オン・ウェット様式で作動している間に、一次硬化性組成物、二次硬化性組成物および／または硬化性インク組成物を選択的に硬化させる上で都合よいであろう。このウェット・オン・ウェット様式において、２つ以上の硬化性組成物が、連続的に施され、その後、複数の光源を備えた光ファイバ硬化要素８４内で硬化される。
【００３５】
先に説明したように、複数の光源１２０は、光ファイバ２２が硬化要素８４を通過するところの、管８８の中心軸１１６に向けて光１２２を放出するように作られている。反射コーティング１２４により中心軸１１６に向けて戻るように反射される光１２２と組み合わされた、中心軸１１６に向かう複数の光源１２０の総出力は、中心軸１１６で、および光ファイバ２２（またはその上の硬化性組成物）上で、高強度の光１２２を生じるように作られている。光ファイバ２２の表面（またはその上の硬化性組成物の表面）上で測定される、光１２２の強度は、約４０Ｗ／ｃｍ２、または約４８Ｗ／ｃｍ２、または約５０Ｗ／ｃｍ２、または約６０Ｗ／ｃｍ２、または約８０Ｗ／ｃｍ２、または約１００Ｗ／ｃｍ２、または約１２０Ｗ／ｃｍ２、または約１４０Ｗ／ｃｍ２、または約１６０Ｗ／ｃｍ２、または約１８０Ｗ／ｃｍ２、または約２００Ｗ／ｃｍ２、または約２２０Ｗ／ｃｍ２、または約２４０Ｗ／ｃｍ２、または約２６０Ｗ／ｃｍ２、または約２８０Ｗ／ｃｍ２、または約３００Ｗ／ｃｍ２、または約３２０Ｗ／ｃｍ２、または約３４０Ｗ／ｃｍ２、または約３６０Ｗ／ｃｍ２、または約３８０Ｗ／ｃｍ２、または約４００Ｗ／ｃｍ２、もしくはこれらの値の間の任意と全ての値および範囲にあることがある。例えば、光ファイバ２２の表面（またはその上の硬化性組成物の表面）での光１２２の強度は、約１０Ｗ／ｃｍ２から約４００Ｗ／ｃｍ２、または約４８Ｗ／ｃｍ２から約４００Ｗ／ｃｍ２、または約４８Ｗ／ｃｍ２から約３４８Ｗ／ｃｍ２、または約１００Ｗ／ｃｍ２から約３４８Ｗ／ｃｍ２であることがある。複数の光源１２０から放出された光１２２は、概して、複数の光源１２０、１つ以上のレンズ、１つ以上のコリメータおよび／または光１２２を向けるための他の方法と構造の位置決めによって、中心軸１１６に向けられることがある。複数の光源１２０からの光１２２は、向けられた光１２２のスポットのサイズが比較的小さいように、集束される、または他のやり方で集光されることがある。例えば、光１２２のスポットサイズは、約１ｃｍ、または約２ｃｍ、または約３ｃｍ、または約４ｃｍ、または約５ｃｍ、または約６ｃｍ、または約７ｃｍ、または約８ｃｍ、または約９ｃｍ、または約１０ｃｍ、もしくはこれらの値の間の任意と全ての値および範囲の最大寸法を有することがある。例えば、そのスポットサイズは、約１ｃｍから約１０ｃｍ、または約１ｃｍから約８ｃｍ、または約２ｃｍから約８ｃｍであることがある。様々な例によれば、そのスポットは、硬化要素８４内で中心軸１１６の長さに亘り延在することがある。中心軸１１６に向けて光１２２を放出する複数の光源１２０を使用することは、単位長さ当たりの光子の数を増加させる上で都合よいであろう。これにより、より短い長さの光ファイバ製造システム１０および／または光ファイバ２２のより速い線引き速度が達成されるように、一次硬化性組成物、二次硬化性組成物および／または硬化性インク組成物のより速い硬化がもたらされるであろう
複数の光源１２０の構造、構成、方向付けおよび作動の先の議論は、第２の複数の光源１３０に等しく適用することが理解されよう。第２の複数の光源１３０は、複数の光源１２０と垂直に揃えられても、ずれていてもよい。さらに、複数の光源１２０の数より多い、少ない、または同じ数の第２の複数の光源１３０があってもよい。それに加え、光ファイバ製造システム１０は、第３、第４などの複数の光源を備えることがある。
【００３６】
ここで図３を参照すると、光ファイバ２２を被覆する方法１４０が示されている。方法１４０は、光ファイバ製造システム１０を通じて線引きされているときに、光ファイバ２２上に硬化性組成物（例えば、一次硬化性組成物、二次硬化性組成物および／または硬化性インク組成物の内の少なくとも１つ）を施す工程１４４で始まることがある。工程１４４は、被覆ユニット８０を使用して、一次硬化性組成物、二次硬化性組成物および／または硬化性インク組成物を施すことにより行われることがある。それゆえ、工程１４４は、光ファイバ２２上の硬化性組成物（例えば、一次硬化性組成物および二次硬化性組成物の１つ以上）の上に硬化性インク組成物を施す副工程を含むことがある。例えば、ウェット・オン・ウェット施用において、一次硬化性組成物、二次硬化性組成物および／または硬化性インク組成物の内の２つ以上が、硬化要素８４を使用してそれらの組成物を同時に硬化させる後の工程のために、互いに重ねて施されることがある。線引き速度、すなわち光ファイバ２２が移動する速度は、約３５ｍ／ｓ、または約４０ｍ／ｓ、または約４５ｍ／ｓ、または約５０ｍ／ｓ、または約５５ｍ／ｓ、または約６０ｍ／ｓ、または約６５ｍ／ｓ、または約７０ｍ／ｓ、または約７５ｍ／ｓ、または約８０ｍ／ｓ、または約８５ｍ／ｓ、もしくはこれらの値の間の任意と全ての値および範囲にあることがある。例えば、光ファイバ２２の線引き速度は、約３０ｍ／ｓから約１００ｍ／ｓ、または約４０ｍ／ｓから約８０ｍ／ｓ、または約６０ｍ／ｓから約８０ｍ／ｓであることがある。
【００３７】
工程１４４の後、複数の光源１２０を備えた硬化要素８４の中心軸１１６に沿って光ファイバ２２および硬化性組成物を通過させる工程１４８が行われる。光ファイバ２２は両端で（すなわち、プリフォーム１８およびローラ３８により）連結されているので、光ファイバ２２は、概して、硬化要素８４を通って線引きされているときに、管８８の中心軸１１６に沿って位置付けられるであろう。光ファイバ２２は、ここに与えられた教示から逸脱せずに、移動の結果として、中心軸１１６に沿って、またはその周りで、ねじれる、小刻みに動く、振動する、および／または移動することがあることが理解されよう。
【００３８】
工程１４８と同時に、複数の光源１２０からの光１２２（例えば、紫外線または短い可視波長の光）を硬化要素８４の中心軸１１６に向けて放出する工程１５２が行われる。先に説明したように、複数の光源１２０は、複数の光源１２０から放出された光が中心軸１１６に収束して高強度スポットを作るように、硬化要素８４の周囲を囲んで位置付けられている。そのスポット内で、その光は、中心軸１１６で測定して、約４０Ｗ／ｃｍ２から約４００Ｗ／ｃｍ２または約１００Ｗ／ｃｍ２から約４００Ｗ／ｃｍ２の強度を有することがある。一次硬化性組成物、二次硬化性組成物および／または硬化性インク組成物を含む光ファイバ２２が中心軸１１６を通過しているときに、光ファイバ２２に衝突する、相互作用する、または接触する光１２２の強度は、中心軸１１６に関して先に概説したのと実質的に同じであろうことが理解されよう。
【００３９】
工程１４８および１５２と同時に、硬化要素８４の内面９６上に位置付けられた反射コーティング１２４で光１２２を反射させる工程１５６が行われる。複数の光源１２０および／または第２の複数の光源１３０からの光１２２は、中心軸１１６を狙っているにもかかわらず、光ファイバ２２の小さい直径のために、光ファイバ２２のそばを通ることがある。それゆえ、硬化要素８４の効率は、反射コーティング１２４を組み込んで、その光を中心軸１１６および光ファイバ２２に向けて戻すように反射させるまたは向け直すことによって、増加するであろう。さらに、硬化要素８４の中心軸１１６に向けて戻すように光１２２を向け直すと、中心軸１１６での光１２２の強度が増すであろう。
【００４０】
工程１４８、１５２および１５６と同時にまたはその後に、光１２２を使用して、硬化性組成物を被覆に硬化させる工程１６０が行われる。第１の例において、その硬化性組成物は、それぞれ、一次被覆５８および二次被覆６２に硬化される一次硬化性組成物または二次硬化性組成物であることがある。ウェット・オン・ウェット様式の例において、工程１６０は、一次被覆５８および二次被覆６２の１つ以上がインク層６６と同時に形成されるように、硬化性インク組成物および硬化性組成物を光１２２で同時に硬化させる工程を含むことがある。作動において、光ファイバ２２が、中心軸１１６を通過する、またはそれに沿って移動するときに、光１２２の高強度スポットが、光ファイバ２２上に存在する硬化性組成物に衝突して、相互作用して、または接触して、一次被覆５８、二次被覆６２および／またはインク層６６の内の１つ以上を形成する。様々な例によれば、一次被覆５８、二次被覆６２および／またはインク層６６の内の１つ以上が完全な硬化に到達しないように、工程１６０が行われることがある。そのような例において、一次被覆５８、二次被覆６２および／またはインク層６６の内の１つ以上は、完全未満に硬化された硬化の程度に到達することがある。ここに用いられているように、「硬化の程度」という用語は、硬化反応が進行する程度の尺度である。光１２２を使用した硬化反応の開始前に、硬化官能基（例えば、アクリレート）の濃度は高い。硬化反応が、開始の際に進行するにつれて、官能基の濃度が減少する。官能基の濃度の決定が、硬化反応の程度の尺度を与える。言い換えると、硬化の程度は、官能基の濃度における変化の尺度である。
【００４１】
アクリレート含有化合物の硬化の程度は、反応済みアクリレート不飽和（「％ＲＡＵ」）法を使用して測定される。この％ＲＡＵ法において、アクリレート官能基の濃度は、フーリエ変換赤外分光（「ＦＴＩＲ」）によって評価される。アクリレート官能基は、ほぼ８１０ｃｍ−１を中心とする赤外の特徴的な吸収周波数を持つ、炭素−炭素二重結合を含む。測定の基線は、その特徴的なアクリレート帯域の吸収極小を通る接線と解釈される。この特徴的なアクリレート帯域の面積は、基線上の帯域の面積と解釈される。その面積測定に対する背景強度および機器効果を考慮すると、特徴的なアクリレート帯域の基線を使用して、７５０〜７８０ｃｍ−１領域における基準帯域の面積が測定される。この基準帯域のスペクトル領域は、アクリレート官能基の吸収範囲の外にある。次に、基準帯域の面積に対する特徴的なアクリレート帯域の面積の比が決定される。この比は、被覆組成物中の未反応アクリレート官能基の濃度と比例する。硬化反応が進行するにつれて、特徴的なアクリレート帯域の強度が減少し、その減少の大きさは、硬化反応中の任意の時点での硬化の程度の尺度である。％ＲＡＵは、式１：
【００４２】
【数１】
2021534069.tif 000003
【００４３】
により定義され、式中、ＲＬは、問題の硬化性組成物（例えば、一次硬化性組成物または二次硬化性組成物）の未硬化部分の比であり、ＲＦは、問題の硬化性組成物の硬化生成物の比である。
【００４４】
硬化工程１６０は、一次被覆５８、二次被覆６２および／またはインク層６６の内の少なくとも１つが、約８０％から約９９％硬化するまで、または約８０％から約９０％硬化するまで、または約９０％から約９８％硬化するまで、または約９５％から約９８％硬化するまで、または約８５％から約９８％硬化するまで、行われることがある。例えば、一次被覆５８、二次被覆６２およびインク層６６の内の１つ以上は、約８０％、または約８１％、または約８２％、または約８３％、または約８４％、または約８５％、または約８６％、または約８７％、または約８８％、または約８９％、または約９０％、または約９１％、または約９２％、または約９３％、または約９４％、または約９５％、または約９６％、または約９８％、または約１００％、もしくはこれらの値の間の任意と全ての値および範囲まで硬化されることがある。具体例において、一次被覆５８は約８５％から約９５％硬化され、二次被覆６２は約８５％から約１００％硬化され、インク層６６は約９１％から約９８％硬化される。
【００４５】
一旦、第１の被覆（例えば、一次被覆５８）が形成されて、第２の被覆（例えば、二次被覆６２）を提供したら、方法１４０が繰り返されてもよいことが理解されよう。さらに、方法１４０の工程は、工程を追加して、または工程を省いて、どの順序で行われてもよいことが理解されよう。
【００４６】
本開示の使用は、様々な利点を提示するであろう。第一に、複数の光源１２０の使用により、より速く、よりコンパクトな硬化要素８４が可能になるであろう。導波路上の被覆を硬化させるために光を生じるための従来の技術では、多くの場合、被覆を硬化させるために、湾曲反射器と共に、単一の水銀灯が使用される。この水銀灯は、硬化性組成物を迅速かつ効率的に硬化させて被覆を形成するための望ましいよりも低い出力を有することがある。本開示の使用は、硬化時間を減少させ、上昇した線引き速度（例えば、約６０ｍ／ｓ以上、約８０ｍ／ｓ以上、または約１００ｍ／ｓ以上、または約１１０ｍ／ｓ以上、）を可能にすることのあるより大きい強度の光１２２を提供するであろう。
【００４７】
第二に、ここに開示されている硬化要素８４は中心軸１１６の周りに位置付けられた複数の光源１２０を備えているので、硬化要素８４の全長は、従来の設計よりも短いであろう。従来の設計では大抵、紫外線を発生させる１つの水銀灯が、移動している導波路の隣に位置付けられている。１つの水銀灯が用いられるので、十分な硬化が行われることを確実にするために、水銀灯の長さを増加させる（すなわち、線引き塔上の大量の空間を使用して）必要があるか、または導波路の線引き速度を遅くする（すなわち、生産の減少をもたらす）必要がある。光１２２が中心軸１１６に向けられるように硬化要素８４の周りに複数の光源１２０を位置付けることによって、光ファイバ２２上の硬化性組成物の急速かつ制御可能な硬化を可能にする、より大きい強度の光１２２を中心軸１１６の周りに達成することができる。さらに、より短い距離で硬化性組成物を硬化させるために、光１２２の強度が増加しているので、硬化要素８４の全長を短くすることができる。
【００４８】
第三に、複数の光源１２０が発光ダイオードを含むことがあるので、硬化およびエネルギー効率をより制御することができる。水銀灯による紫外線の発生には、多くの場合、過剰な熱が生じ、その長さに亘り光の出力の制御がほとんどない。これに反して、一連の発光ダイオードを使用する複数の光源１２０の例では、光１２２の発生における効率を増加させ、中心軸１１６の長さに沿った光１２２の強度を制御する能力が可能になる。例えば、光１２２の強度は、複数の光源１２０の各長さに亘り調節することができる。さらに、複数の光源１２０の各々のピーク波長は、その長さに亘り変えられる。例えば、一次硬化性組成物の光開始剤を活性化させる波長が、複数の光源１２０の内の１つ以上の上部に近接して放出されることがあり、二次硬化性組成物の光開始剤を活性化させる波長が、複数の光源１２０の内の１つ以上の中間に近接して放出されることがあり、硬化性インク組成物の光開始剤を活性化させる波長が、複数の光源１２０の内の１つ以上の底部に近接して放出されることがある。
【００４９】
第四に、複数の光源１２０により放出される光１２２の強度は、従来の設計よりも大きいので、硬化性インク組成物は、一次硬化性組成物および／または二次硬化性組成物の上に施すことができる。従来の設計において、導波路に施される着色層は、一般に、着色層の着色成分が硬化光の大部分を吸収するので、先の層が完全に硬化された後に施さなければなかった。ここに開示されている硬化要素８４および複数の光源１２０を使用すると、一次硬化性組成物などの下にある層（二次硬化性組成物および／または硬化性インク組成物により覆われている場合）が、硬化性インク組成物を通じて十分な光１２２を受けて、所定のレベルまで硬化されるほど十分な強度の光１２２が光ファイバ２２上に生じる。
【実施例】
【００５０】
本開示に一致する様々な実施例が下記に記載されている。
【００５１】
ここで図４Ａ〜４Ｈを参照すると、導波路（例えば、光ファイバ２２）に施された硬化性組成物（例えば、一次硬化性組成物）を硬化させることによって形成されたときの被覆（例えば、一次被覆５８）に達成された硬化の程度に関するモデル化データのプロットが与えられている。その硬化性組成物は、円周方向硬化装置（例えば、複数の光源１２０を有する硬化要素８４）を使用して硬化されているものとしてモデル化した。このモデル化データにおいて、硬化性組成物は、４モルの４，４’−メチレンビス（シクロヘキシルイソシアネート）、４モルの２−ヒドロキシエチルアクリレートおよび２モルの、数平均分子量が約４０００ｇ／モルであるポリプロピレングリコールのモル比を有する組成を有するものとしてシミュレーションした。この硬化性組成物は、０．０４３モル／Ｌのモル濃度の光開始剤および光ファイバ２２の外面に施されたときに３２．５μｍの厚さを有するようにシミュレーションした。硬化装置は、導波路の周りに位置付けられて１．２７ｍの長さ（長さは中心軸１１６と平行な寸法である）を有し、３９５ｎｍのピーク波長を有する紫外線を放出する発光ダイオード積層体（例えば、複数の光源１２０）を有するようにシミュレーションした。これらのプロットは、発光ダイオード積層体の上部からの距離の関数として硬化性組成物の硬化の程度を表す。硬化の程度は、％ＲＡＵ法を使用して計算した。これらのプロットは、紫外線の異なる強度および／または導波路の異なる線引き速度に関する一連のトレースを含む。図から分かるように、光の円周方向付けと組み合わされた紫外線の高強度により、硬化性組成物の十分な硬化を得ながら、１００ｍ／ｓほど速い線引き速度に到達することができる。
【００５２】
本記載の態様１は、
光ファイバ硬化要素において、
内面および外面を画成する本体を有する管であって、空洞の反対の端部に第１の開口および第２の開口を画成し、その空洞を通じて延在する中心軸を画成する管、
その管の本体に連結されており、その管の中心軸に向けて光を放出するように作られている複数の光源であって、その光源の各々が、管の中心軸に対して垂直に画成された共通平面と交わる、複数の光源、および
本体の内面上に位置付けられ、管の中心軸に向けてその光を反射するように作られている反射コーティング、
を備えた光ファイバ硬化要素
である。
【００５３】
本記載の態様２は、
複数の光源の内の少なくとも２つが、約６０°以下の角度だけ互いからずれている、態様１の光ファイバ硬化要素
である。
【００５４】
本記載の態様３は、
複数の光源の内の光源の各々が、一連の発光ダイオードを含む、態様１および２のいずれかの光ファイバ硬化要素
である。
【００５５】
本記載の態様４は、
複数の光源が管の周りに等間隔にある、態様１〜３のいずれかの光ファイバ硬化要素
である。
【００５６】
本記載の態様５は、
複数の光源の内の少なくとも１つと中心軸との間の距離が、約１ｃｍから約７ｃｍである、態様１〜４のいずれかの光ファイバ硬化要素
である。
【００５７】
本記載の態様６は、
複数の光源の各々が、管の中心軸から実質的に等間隔にある、態様１〜５のいずれかの光ファイバ硬化要素
である。
【００５８】
本記載の態様７は、
複数の光源の下に位置付けられた第２の複数の光源であって、管の中心軸に向けて光を放出するように位置付けられている第２の複数の光源をさらに備える、態様１〜６のいずれかの光ファイバ硬化要素
である。
【００５９】
本記載の態様８は、
第１と第２の複数の光源の各々が、管の中心軸で測定して、約４８Ｗ／ｃｍ２から約３８４Ｗ／ｃｍ２の強度の光を生じるように作られている、態様１〜７のいずれかの光ファイバ硬化要素
である。
【００６０】
本記載の態様９は、
管の内面が円形である、態様１〜８のいずれかの光ファイバ硬化要素
である。
【００６１】
本記載の態様１０は、
管の長さが約１００ｃｍから約７００ｃｍである、態様１〜９のいずれかの光ファイバ硬化要素
である。
【００６２】
本記載の態様１１は、
管の長さが約１００ｃｍから約４００ｃｍである、態様１〜９のいずれかの光ファイバ硬化要素
である。
【００６３】
本記載の態様１２は、
光が、約２５０ｎｍから約４１０ｎｍの波長範囲内に波長ピークを有する、態様１〜１１のいずれかの光ファイバ硬化要素
である。
【００６４】
本記載の態様１３は、
複数の光源の各々が、中心軸に平行な方向の長さを有し、複数の光源の各々により放出される光が、その長さに沿って変動する波長を有する、態様１〜１２のいずれかの光ファイバ硬化要素
である。
【００６５】
本記載の態様１４は、
光ファイバを被覆する方法であって、
動いている光ファイバ上に硬化性組成物を施す工程、
その周囲を囲んで位置付けられた複数の光源を含む実質的に円形の硬化要素の中心軸に沿って光ファイバおよび硬化性組成物を移動させる工程であって、その光源の各々が、中心軸に対して垂直に画成された共通平面と交わる工程、
複数の光源からの光を硬化要素の中心軸に向けて放出する工程、および
その光を使用して、硬化性組成物を被覆に硬化させる工程、
を有してなる方法
である。
【００６６】
本記載の態様１５は、
硬化要素の内面に位置付けられた反射コーティングで光を反射させる工程、
をさらに含む、態様１４の方法
である。
【００６７】
本記載の態様１６は、
移動している光ファイバが、３５ｍ／ｓから１００ｍ／ｓの硬化要素を通る速度を有する、態様１４および１５のいずれかの方法
である。
【００６８】
本記載の態様１７は、
光の強度が、中心軸で測定して、約１００Ｗ／ｃｍ２から約３８４Ｗ／ｃｍ２である、態様１４〜１６のいずれかの方法
である。
【００６９】
本記載の態様１８は、
光ファイバを被覆する方法において、
動いている光ファイバ上に硬化性組成物を施す工程であって、その光ファイバは、約３０ｍ／ｓから約１００ｍ／ｓの速度で動いている工程、
その光ファイバ上の硬化性組成物の上に硬化性インク組成物を施す工程、
それを囲む周囲に位置付けられた複数の光源を含む硬化要素の中心軸に光ファイバを通す工程、
その複数の光源からの紫外線を管の中心軸に向けて放出する工程であって、その紫外線は、中心軸で測定して、約４８Ｗ／ｃｍ２から約３８４Ｗ／ｃｍ２の強度を有する工程、および
その紫外線で硬化性インク組成物および硬化性組成物を同時に硬化させる工程、
を有してなる方法
である。
【００７０】
本記載の態様１９は、
硬化性組成物および硬化性インク組成物の少なくとも一方が、０．０１０モル／Ｌから０．１モル／Ｌの濃度で光開始剤を含む、態様１８の方法
である。
【００７１】
本記載の態様２０は、
硬化させる工程が、硬化性組成物および硬化性インク組成物の少なくとも一方が約８０％から約９９％硬化されるまで行われる、態様１８および１９のいずれかの方法
である。
【００７２】
本記載の態様２１は、
硬化させる工程が、硬化性組成物が約８５％から約９８％硬化されるまで行われる、態様１８〜２０のいずれかの方法
である。
【００７３】
本記載の態様２２は、
硬化させる工程が、硬化性組成物が約９０％から約９８％硬化されるまで行われる、態様１８〜２０のいずれかの方法
である。
【００７４】
本記載の態様２３は、
硬化させる工程が、硬化性組成物が約９５％から約９８％硬化されるまで行われる、態様１８〜２０のいずれかの方法
である。
【００７５】
本記載の態様２４は、
紫外線が、約２５０ｎｍから約４００ｎｍの波長を有する、態様１８〜２０のいずれかの方法
である。
【００７６】
本記載の態様２５は、
光源の各々が、中心軸に対して垂直に画成された共通平面と交わる、態様１８〜２４のいずれかの方法
である。
【００７７】
本記載の態様２６は、
光源の１つ以上の中央領域が共通平面と交わる、態様２５の方法
である。
【００７８】
本開示の改変が、当業者および本開示を行うまたは使用するものに想起されるであろう。したがって、図面に示され、先に記載された実施の形態は、説明目的にすぎず、本開示の範囲を限定する意図はなく、その範囲は、均等論を含む特許法の原則にしたがって解釈されるような、以下の特許請求の範囲によって定義されることが理解されよう。
【００７９】
記載された開示の構造、および他の構成要素は、どの特定物質にも限定されないことが、当業者により理解されるであろう。ここに開示された本開示の他の例示の実施の形態は、特に明記のない限り、多種多様な材料から形成されてもよい。
【００８０】
どの記載された過程、または記載された過程内の工程を、本開示の範囲内の構造を形成するために、他の開示された過程または工程と組み合わされてもよいことが理解されよう。ここに開示された例示の構造および過程は、説明目的のためであり、限定と解釈すべきではない。
【００８１】
本開示の概念から逸脱せずに、上述した構造および方法に変更および改変を行えることも理解すべきであり、さらに、そのような概念は、以下の請求項が、言語で、他に明白に述べていない限り、その請求項により含まれる意図があることも理解すべきである。
【００８２】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００８３】
実施形態１
光ファイバ硬化要素において、
内面および外面を画成する本体を有する管であって、空洞の反対の端部に第１の開口および第２の開口を画成し、該空洞を通じて延在する中心軸を画成する管、
前記管の本体に連結されており、該管の中心軸に向けて光を放出するように作られている複数の光源であって、該光源の各々が、前記管の中心軸に対して垂直に画成された共通平面と交わる、複数の光源、および
前記本体の内面上に位置付けられ、前記管の中心軸に向けて前記光を反射するように作られている反射コーティング、
を備えた光ファイバ硬化要素。
【００８４】
実施形態２
前記複数の光源の内の少なくとも２つが、約６０°以下の角度だけ互いからずれている、実施形態１に記載の光ファイバ硬化要素。
【００８５】
実施形態３
前記複数の光源の内の光源の各々が、一連の発光ダイオードを含む、実施形態１または２に記載の光ファイバ硬化要素。
【００８６】
実施形態４
前記複数の光源が前記管の周りに等間隔にある、実施形態１から３のいずれかに記載の光ファイバ硬化要素。
【００８７】
実施形態５
前記複数の光源の内の少なくとも１つと前記中心軸との間の距離が、約１ｃｍから約７ｃｍである、実施形態１から４のいずれかに記載の光ファイバ硬化要素。
【００８８】
実施形態６
前記複数の光源の各々が、前記管の中心軸から実質的に等間隔にある、実施形態１から５のいずれかに記載の光ファイバ硬化要素。
【００８９】
実施形態７
前記複数の光源の下に位置付けられた第２の複数の光源であって、前記管の中心軸に向けて光を放出するように位置付けられている第２の複数の光源をさらに備える、実施形態１から６のいずれかに記載の光ファイバ硬化要素。
【００９０】
実施形態８
前記第１と第２の複数の光源の各々が、前記管の中心軸で測定して、約４８Ｗ／ｃｍ２から約３８４Ｗ／ｃｍ２の強度の光を生じるように作られている、実施形態７に記載の光ファイバ硬化要素。
【００９１】
実施形態９
前記管の内面が円形である、実施形態１から８のいずれかに記載の光ファイバ硬化要素。
【００９２】
実施形態１０
前記管の長さが約１００ｃｍから約７００ｃｍである、実施形態１から９のいずれかに記載の光ファイバ硬化要素。
【００９３】
実施形態１１
前記管の長さが約１００ｃｍから約４００ｃｍである、実施形態１から９のいずれかに記載の光ファイバ硬化要素。
【００９４】
実施形態１２
前記光が、約２５０ｎｍから約４１０ｎｍの波長範囲内に波長ピークを有する、実施形態１から１１のいずれかに記載の光ファイバ硬化要素。
【００９５】
実施形態１３
前記複数の光源の各々が、前記中心軸に平行な方向の長さを有し、前記複数の光源の各々により放出される光が、該長さに沿って変動する波長を有する、実施形態１から１２のいずれかに記載の光ファイバ硬化要素。
【００９６】
実施形態１４
光ファイバを被覆する方法であって、
動いている光ファイバ上に硬化性組成物を施す工程、
その周囲を囲んで位置付けられた複数の光源を含む実質的に円形の硬化要素の中心軸に沿って前記光ファイバおよび前記硬化性組成物を移動させる工程であって、該光源の各々が、該中心軸に対して垂直に画成された共通平面と交わる工程、
前記複数の光源からの光を前記硬化要素の中心軸に向けて放出する工程、および
前記光を使用して、前記硬化性組成物を被覆に硬化させる工程、
を有してなる方法。
【００９７】
実施形態１５
前記硬化要素の内面に位置付けられた反射コーティングで前記光を反射させる工程、
をさらに含む、実施形態１４に記載の方法。
【００９８】
実施形態１６
前記移動している光ファイバが、３５ｍ／ｓから１００ｍ／ｓの前記硬化要素を通る速度を有する、実施形態１４または１５に記載の方法。
【００９９】
実施形態１７
前記光の強度が、前記中心軸で測定して、約１００Ｗ／ｃｍ２から約３８４Ｗ／ｃｍ２である、実施形態１４から１６のいずれかに記載の方法。
【０１００】
実施形態１８
光ファイバを被覆する方法において、
動いている光ファイバ上に硬化性組成物を施す工程であって、該光ファイバは、約３０ｍ／ｓから約１００ｍ／ｓの速度で動いている工程、
前記光ファイバ上の前記硬化性組成物の上に硬化性インク組成物を施す工程、
それを囲む周囲に位置付けられた複数の光源を含む硬化要素の中心軸に前記光ファイバを通す工程、
前記複数の光源からの紫外線を前記管の中心軸に向けて放出する工程であって、該紫外線は、該中心軸で測定して、約４８Ｗ／ｃｍ２から約３８４Ｗ／ｃｍ２の強度を有する工程、および
前記紫外線で前記硬化性インク組成物および前記硬化性組成物を同時に硬化させる工程、
を有してなる方法。
【０１０１】
実施形態１９
前記硬化性組成物および前記硬化性インク組成物の少なくとも一方が、０．０１０モル／Ｌから０．１モル／Ｌの濃度で光開始剤を含む、実施形態１８に記載の方法。
【０１０２】
実施形態２０
前記硬化させる工程が、前記硬化性組成物および前記硬化性インク組成物の少なくとも一方が約８０％から約９９％硬化されるまで行われる、実施形態１８または１９に記載の方法。
【０１０３】
実施形態２１
前記硬化させる工程が、前記硬化性組成物が約８５％から約９８％硬化されるまで行われる、実施形態１８から２０のいずれかに記載の方法。
【０１０４】
実施形態２２
前記硬化させる工程が、前記硬化性組成物が約９０％から約９８％硬化されるまで行われる、実施形態１８から２０のいずれかに記載の方法。
【０１０５】
実施形態２３
前記硬化させる工程が、前記硬化性組成物が約９５％から約９８％硬化されるまで行われる、実施形態１８から２０のいずれかに記載の方法。
【０１０６】
実施形態２４
前記紫外線が、約２５０ｎｍから約４００ｎｍの波長を有する、実施形態１８から２０のいずれかに記載の方法。
【０１０７】
実施形態２５
前記光源の各々が、前記中心軸に対して垂直に画成された共通平面と交わる、実施形態１８から２４のいずれかに記載の方法。
【０１０８】
実施形態２６
前記光源の１つ以上の中央領域が共通平面と交わる、実施形態２５に記載の方法。
【符号の説明】
【０１０９】
１０    光ファイバ製造システム
１４    炉
１８    光ファイバプリフォーム
２２    光ファイバ
２６    徐冷処理装置
３０    出口開口部
３４    被覆区域
３８    ローラ
４２    貯蔵スプール
５０    コア
５４    クラッド
５８    一次被覆
６２    二次被覆
６６    インク層
８０    被覆ユニット
８４    光ファイバ硬化要素
８８    管
９２    本体
９６    内面
１００    外面
１１２    空洞
１１６    中心軸
１２０    複数の光源
１２２    光
１３０    第２の複数の光源
【図１Ａ】
2021534069.tif 000004
【図１Ｂ】
2021534069.tif 000005
【図２Ａ】
2021534069.tif 000006
【図２Ｂ】
2021534069.tif 000007
【図３】
2021534069.tif 000008
【図４Ａ】
2021534069.tif 000009
【図４Ｂ】
2021534069.tif 000010
【図４Ｃ】
2021534069.tif 000011
【図４Ｄ】
2021534069.tif 000012
【図４Ｅ】
2021534069.tif 000013
【図４Ｆ】
2021534069.tif 000014
【図４Ｇ】
2021534069.tif 000015
【図４Ｈ】
2021534069.tif 000016
【国際調査報告】
2021534069.tif 000017
2021534069.tif 000018