(57)【要約】【課題】短時間で応力／歪みを緩和してマイクロベンドロスの発生を抑えることのできる光ファイバの製造方法を提供する。【解決手段】樹脂被覆された光ファイバ２０をリール１１に巻取った後、出荷用リール１２に巻き替えて光ファイバ２０を製造する際に、出荷用リール１２に巻き替えられた光ファイバ２０を室温以上の所定温度で保持することにより、巻き替えによって光ファイバ２０が受けた応力／歪みにより生じるマイクロベンドロスを効率的に除去することができる。なお、一旦室温以下に保持した後、室温以上の温度で保持することにより、巻き緩みを発生させないで一層効果的にマイクロベンドロスを除去することができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂被覆された光ファイバをリールに巻取った後、出荷用リールに巻き替える工程を有する光ファイバの製造方法であって、
前記出荷用リールに巻き替えた光ファイバを、巻き替え時の室温以上である第１の温度で３０分以上保持した後、室温まで戻す熱処理工程を有することを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項２】
前記第１の温度は、前記室温より１０℃以上高い温度であることを特徴とする請求項１に記載した光ファイバの製造方法。
【請求項３】
前記第１の温度は、４０℃以上６０℃以下の範囲であることを特徴とする請求項１に記載した光ファイバの製造方法。
【請求項４】
前記第１の温度で保持する時間が、１時間以上である熱処理工程を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載した光ファイバの製造方法。
【請求項５】
前記熱処理工程は、前記室温以下の第２の温度で５分以上保持する工程を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載した光ファイバの製造方法。
【請求項６】
前記第２の温度で保持する工程が、前記第１の温度で保持する工程よりも前であることを特徴とする請求項５に記載した光ファイバの製造方法。
【請求項７】
前記第２の温度は、室温より２０℃以上低い温度であることを特徴とする請求項５に記載した光ファイバの製造方法。
【請求項８】
前記第２の温度は、−２５℃以下であることを特徴とする請求項５に記載した光ファイバの製造方法。
【請求項９】
前記第２の温度で保持する時間が、３０分以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載した光ファイバの製造方法。
【請求項１０】
前記第１の温度又は前記第２の温度への上昇速度又は降下速度が、０．５℃／分〜２℃／分であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載した光ファイバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年開発されている高付加価値光ファイバは、その要求されるさまざまな伝送特性を実現するために、曲げ特性に敏感なガラス屈折率構造を有するものが数多くある。このような曲げや側圧に敏感な光ファイバは、ガラスの周りに被覆される樹脂の物性や構造に大きく影響を受ける。近年の光ファイバの伝送損失に対する要求仕様が従来に比して厳しさを増しており、このため少しでも伝送損失を低減しようと樹脂の被覆物性あるいは構造がさまざまに見直されてきている。
【０００３】
一方、光ファイバ中に残留する歪を除去する処理や被覆の状態を安定化させる処理を行って伝送損失を低減させる方法も従来から試みられている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。また、線引きしてリールに巻き取られた光ファイバを、出荷用リールに巻き替える技術が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。
特許文献１では、線引きしたガラスファイバ上に紫外線硬化型樹脂を塗布・硬化した後、加熱することによって光ファイバ中の歪を除去する方法が開示されている。
また、特許文献２では、ガラスファイバを有機高分子材料で被覆し、加熱処理した後、低温処理をすることによって被覆中の残留応力を除去する方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特公平２−２７２９７号公報
【特許文献２】
特公昭５６−４９３２５号公報（第１頁、第２図）
【特許文献３】
特開平９−２６８０３３号公報（第３頁、第１図（ｂ））
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したような例では、熱処理は無論上記のような新しい高付加価値ファイバに対しても適用できる。しかし、硬化収縮後で被覆樹脂は、すでに安定した状態にあっても、巻き替え等の工程時に光ファイバに新たに負荷される応力／歪みにより被覆樹脂中に物理的な微小な残留応力や残留歪みが生じ、この残留応力／歪みの分布が光ファイバ中で不均一な場合は、マイクロベンドロスと呼ばれる過剰伝送損失が発生することがある。近年のような高付加価値ファイバにおいては、このような僅かな過剰損失さえも問題になりうる。
【０００６】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、短時間で応力／歪みを緩和してマイクロベンドロスの発生を抑えることのできる光ファイバの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明にかかる光ファイバの製造方法は、請求項１に記載したように、樹脂被覆された光ファイバをリールに巻取った後、出荷用リールに巻き替える工程を有する光ファイバの製造方法であって、
前記出荷用リールに巻き替えた光ファイバを、巻き替え時の室温以上である第１の温度で３０分以上保持した後、室温まで戻す熱処理工程を有することを特徴としている。
【０００８】
このように構成された光ファイバの製造方法においては、出荷用リールに巻き替えられた光ファイバを室温以上の所定温度で３０分以上保持することにより、巻き替えによって光ファイバが受けた応力／歪みにより生じるマイクロベンドロスを効率的に除去することができる。
本発明でいう「室温」とは、厳密には、巻き替え時の周囲環境温度を意味し、通常、空調等で制御された温度である。巻き替え機部分のみ温調している場合においても、その温度を意味する。
【０００９】
また、本発明にかかる光ファイバの製造方法は、請求項２に記載したように、請求項１に記載した光ファイバの製造方法において、前記第１の温度は、前記室温より１０℃以上高い温度であることを特徴としている。
【００１０】
このように構成された光ファイバの製造方法においては、余り高温ではなく室温より１０℃程度以上高い温度に保持することにより、巻き緩みを生じることなく、巻き替えによって光ファイバが受けた応力／歪みにより生じるマイクロベンドロスを効率的に除去することができる。
【００１１】
また、本発明にかかる光ファイバの製造方法は、請求項３に記載したように、請求項１に記載した光ファイバの製造方法において、前記第１の温度は、４０℃以上６０℃以下の範囲であることを特徴としている。
【００１２】
このように構成された光ファイバの製造方法においては、巻き緩みを発生させないでマイクロベンドロスを除去できる。また、６０℃以上に上げると、リールの膨張が大きくなり、光ファイバの巻き緩みが発生し易くなるため、この範囲が適正である。
【００１３】
また、本発明にかかる光ファイバの製造方法は、請求項４に記載したように、請求項１〜３のいずれか１項に記載した光ファイバの製造方法において、前記第１の温度で保持する時間が、１時間以上である熱処理工程を有することを特徴としている。
【００１４】
このように構成された光ファイバの製造方法においては、１時間以上の熱処理により残留応力歪みの緩和が促進し、より確実にマイクロベンドロスを除去することができる。
【００１５】
また、本発明にかかる光ファイバの製造方法は、請求項５に記載したように、請求項１〜４のいずれか１項に記載した光ファイバの製造方法において、前記熱処理工程は、前記室温以下の第２の温度で５分以上保持する工程を含むことを特徴としている。
【００１６】
このように構成された光ファイバの製造方法においては、冷却工程を加えることにより、さらに短時間でマイクロベンドロスを一層効果的に除去することができる。
【００１７】
また、本発明にかかる光ファイバの製造方法は、請求項６に記載したように、請求項５に記載した光ファイバの製造方法において、前記第２の温度で保持する工程が、前記第１の温度で保持する工程よりも前であることを特徴としている。
【００１８】
このように構成された光ファイバの製造方法においては、一旦室温以下に保持した後、室温以上の温度で保持することにより、効果的にマイクロベンドロスを除去することができる。
【００１９】
また、本発明にかかる光ファイバの製造方法は、請求項７に記載したように、請求項５に記載した光ファイバの製造方法において、前記第２の温度は、室温より２０℃以上低い温度であることを特徴としている。
【００２０】
このように構成された光ファイバの製造方法においては、室温以上に保持した後、冷却工程を加える際には、室温よりある程度低い温度にすることで、マイクロベンドロスを効果的に除去することができることになる。
【００２１】
また、本発明にかかる光ファイバの製造方法は、請求項８に記載したように、請求項５に記載した光ファイバの製造方法において、前記第２の温度は、−２５℃以下であることを特徴としている。
【００２２】
このように構成された光ファイバの製造方法においては、室温以上に保持した後、冷却工程を加える際に、冷却温度を低い温度にすることで、マイクロベンドロスを短時間で効率的に除去できる。この処理工程で、光ファイバの低温性能試験を兼ねることも可能である。
【００２３】
また、本発明にかかる光ファイバの製造方法は、請求項９に記載したように、請求項１〜８のいずれか１項に記載した光ファイバの製造方法において、前記第２の温度で保持する時間が、３０分以上であることを特徴としている。
【００２４】
このように構成された光ファイバの製造方法においては、冷却工程を加えることにより、さらに短時間でマイクロベンドロスを一層効果的に除去することができる。
【００２５】
また、本発明にかかる光ファイバの製造方法は、請求項１０に記載したように、請求項１〜９に記載した光ファイバの製造方法において、前記第１の温度又は前記第２の温度への上昇速度又は降下速度が、０．５℃／分〜２℃／分であることを特徴としている。
【００２６】
このように構成された光ファイバの製造方法においては、温度変化の速度を設定することにより急激な温度変化を防止して、巻き緩みのような問題が生じるのを回避することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光ファイバの製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は樹脂被覆された光ファイバをリールに巻取った後、出荷用リールに巻き替える装置を示す構成図、図２は出荷用リールを加熱・冷却装置で加熱・冷却する状態を示す断面図である。
【００２８】
線引き装置において線引きされ樹脂被覆された光ファイバをサプライリール１１に巻取った後、図１に示すように、巻き替え装置１０により、サプライリール１１から出荷用リール１２に巻き替える。この巻き替え装置１０においては、光ファイバ２０が巻かれているサプライリール１１が上流側に配され、その下流側に設けられているダンサーローラ蓄線装置１３ａを経て、キャプスタンベルト１４およびキャプスタン・プルーフテスト装置１５に供給される。キャプスタン・プルーフテスト装置１５において所定の大きさのプルーフ荷重１６を載荷し、ダンサーローラ蓄線装置１３ｂを経て最後に出荷用リール１２に巻き取られる。
【００２９】
巻き替え装置１０による巻き替え工程において、プルーフテスト（強度スクリーニング試験）のためのプルーフ荷重１６を負荷して出荷用リール１２に巻き替える際に、被覆層中に応力／歪みが残留する場合がある。この巻き替え工程により被覆層に残留した応力や歪みを取り除くには、加熱などにより応力緩和を促進する方法がまず考えられる。応力緩和を促進するには、加熱温度を高くしたり加熱時間を長くしたりすることが有効であるが、時間を短縮しようとして温度をあまり高くすると出荷用リール１２の膨張が大きくなり、室温に戻したときに出荷用リール１２が縮んで光ファイバが巻き緩むといった問題や、被覆樹脂の分解・変質と言った問題が生じる。そこで、このような問題が生じないように比較的低い温度で長時間処理すればそれなりに応力緩和は進むが、工程間の時間が長くなるといった生産性の問題が生じる。
【００３０】
そこで、本発明に係る光ファイバの製造方法では、図２に示すように、出荷用リール１２に巻き替えられた光ファイバ２０を、出荷用リール１２ごと加熱・冷却装置３０に搬入して、加熱工程により室温以上の所定温度で３０分以上保持した後、室温まで戻すようにした。この際に、加熱工程よりも前に、一旦室温以下の所定温度で保持する冷却工程を設けるようにするのが望ましいことが、検討の結果明らかになった。
【００３１】
まず、冷却工程では、出荷用リール１２を一旦低温に保持する。ここで言う低温とは、巻取が行われた温度（通常室温と同等であり、以後「室温」と定義する）より低ければよいが、室温より２０℃以上低い温度に保持するのが望ましい。より具体的には、−２５℃以下の温度で保持するのが好適である。このとき低温に保持する時間は、５分以上、好ましくは３０分間以上保持するのがよい。ここで、低温特性が当該光ファイバ２０の要求仕様特性としてある場合は、この時点で低温試験を兼ねて低温処理を実施することも可能である。
【００３２】
次に、低温に保持した光ファイバ２０を室温以上に加熱する。加熱する温度は室温より高ければよく、高いほど処理時間は短くて済むが、余り高いと前述したように巻き緩み等の問題が発生するため、室温より１０℃以上、より具体的には４０℃以上６０℃以下の範囲がよい。処理時間については、負荷された応力／歪みや被覆の物性、ガラスファイバの屈折率構造等に大きく左右されるが、少なくとも３０分以上、より好ましくは１時間以上処理するのがよい。残留応力が大きい場合でも、およそ１日処理すれば十分である。
【００３３】
処理における温度変化速度については、概ね０．５℃／分〜２℃／分程度が適当である。
また、低温や高温に保持する方法としては、市販の恒温槽や一般的な恒温倉庫等を加熱・冷却装置３０として用いればよい。上述したような一連の処理をプログラム付きの恒温槽で処理し、低温処理と高温処理を連続的に行うように自動設定しておくと、短期間で一度に且つ自動で処理でき生産性の面で好適である。無論、それぞれの処理を別個の装置を用いて個別にある期間をおいて行っても効果はある。
【００３４】
実施例
具体的な実施例を示す。光ファイバ２０として、紫外線硬化型樹脂で被覆された外径０．２５ｍｍ、長さ２５ｋｍの石英系光ファイバ素線を３本用意し、それぞれ伝送損失を測定した。なお、光ファイバ２０は、線引き後、ＡＢＳ樹脂製のサプライリール１１（胴径１７０ｍｍ、胴幅１５０ｍｍクッション付き）に巻かれている。
【００３５】
サプライリール１１に巻かれている光ファイバ２０を巻き替え装置１０において出荷用リール１２に巻き替える。なお、出荷用リール１２は、サプライリール１１と同材質、同サイズのものである。この出荷用リール１２に２％プルーフ（伸び歪み）を掛けながら、巻取り張力約５０ｇで巻き替えた。この直後に伝送損失を測定したところ、それぞれおよそ０．０１ｄＢ／ｋｍの損失増加が見られた。これら３本のファイバを以下の３条件で熱処理し、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失の変化を調べた。
【００３６】
実施例１；室温→−２５℃に３０分間保持→４０℃に１日保持→室温
実施例２；室温→５０℃に１日間保持→室温
比較例１；室温に１日間保持
なお、昇降温速度は１℃／分で行った。その結果、表１に示すような結果が得られた。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
表１から明らかなように、実施例１の場合は、一旦−２５℃で冷却した後に４０℃に加熱して保持し、室温に戻した場合である。この場合には、巻き替え直後の伝送損失の変化量が＋０．０１０ｄＢ／ｋｍであったが、処理後にはその変化量が±０．０００ｄＢ／ｋｍまで減少しているのが分かる。この実施例１の場合が最も顕著に効果が現れた。また、実施例２の場合は、直ちに５０℃まで加熱して保持した後、室温まで戻した場合である。この場合には、巻き替え直後の伝送損失の変化量が＋０．０１０ｄＢ／ｋｍであったが、処理後には、その変化量が＋０．００３ｄＢ／ｋｍまで減少していることが分かるが、実施例１の場合に比べると、伝送損失の変化量が少なくなっている。なお、比較例１の場合は、本発明の熱処理と比較するためのものであって、室温で保持し、高温処理および低温処理を行っていない。この場合でも、伝送損失の変化量が僅かに減少してはいるが、その進行速度は非常に遅かった。
【００３９】
以上、前述した光ファイバの製造方法によれば、巻き緩みを発生させないように高温処理および低温処理を行うことにより、巻き替え時に発生した応力／歪みにより生じたマイクロベンドロスを、効率よく除去することができる。また、巻き替えた出荷用リール１２ごと一括して高温処理および低温処理を行うので、オンラインで処理するのと比較して、一度に大量の光ファイバ２０の伝送損失を容易に改善することができる。
【００４０】
なお、本発明の光ファイバの製造方法は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能である。
例えば、前述した各実施形態では、低温処理を行った後に高温処理を行う場合について説明したが、これに限らず始めに高温処理を行ってから次に低温処理を行うことも可能である。この場合でも効果はあるが、一旦冷却した後に加熱するほうがより好ましい。
【００４１】
前述したように、冷温処理を先に行う方が優位な点としては、他に以下の理由が考えられる。すなわち、巻き替え工程において出荷用リール１２に光ファイバ２０を巻き取る際には、巻かれたファイバが緩まないように所定の張力で巻き取る必要がある。このとき、巻き取り張力が高いほうが緩みや巻き崩れは発生しにくいが、曲げに弱い光ファイバ２０においては、巻きによる側圧を受け、この側圧に敏感なため伝送損失が増加してしまう。従って、このような光ファイバ２０は輸送中に巻き緩みが生じない程度の最低限の張力で巻きとられることが多い。このように低い張力で巻き取られた場合、高温に上げた後に直ちに低温に処理すると、巻き緩みが発生しやすくなる。
【００４２】
これは、出荷用リール１２（一般的にＡＢＳ樹脂製のものが多く用いられている。）の方がガラスファイバより熱膨張係数が大きいため、膨張した直後に収縮すると、膨張時と収縮時との差は出荷用リール１２の方が大きい。このため、出荷用リール１２の相対的変化量が大きくなって巻き緩みが生じる。
一方、低温処理の後に高温処理を行う場合には、一旦収縮した後に膨張し再び室温に戻るため、その差（膨張時−室温時）は高温処理を先に行う場合に比べて小さく、巻き緩みの点で好ましいといえる。
【００４３】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明にかかる光ファイバの製造方法によれば、出荷用リールに巻き替えられた光ファイバを室温以上の所定温度で保持することにより、巻き替えによって光ファイバが受けた応力／歪みにより生じるマイクロベンドロスを効率的に除去することができる。なお、一旦室温以下に保持した後、室温以上の温度で保持することにより、巻き緩みを発生させないで一層効果的にマイクロベンドロスを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ファイバの製造方法の実施形態を示す要部断面図である。
【図２】加熱・冷却装置により出荷用リールの光ファイバを低温処理・恒温処理している状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１１  サプライリール（リール）
１２  出荷用リール
２０  光ファイバ
【図１】
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【図２】
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