(57)【要約】【課題】光ファイバの一次被覆の架橋反応のムラをなくす【解決手段】母材から線引きされる光ファイバ１にＵＶ樹脂の一次被覆を施した被覆線１Ａを、鉛直方向に走行させながら、ＵＶランプ４が内蔵された架橋筒３によってＵＶ樹脂の架橋反応を促進させるようにした光ファイバ被覆のＵＶ樹脂架橋方法において、ＵＶ樹脂の架橋反応の促進を、被覆線１Ａの走行方向に沿って、λ／Ｎの正整数倍の数値を設置ピッチＰとして配設されるＮ個の架橋筒３１，３２，３３…によって行うようにしたことを特徴とする光ファイバ樹脂のＵＶ樹脂架橋方法である。ただしλは、ＵＶランプ４に通電する交流の周波数をｆ／２Ｈｚとしたとき、１／ｆ秒間に被覆線１Ａが進む波長対応距離であり、Ｎは２以上の正整数。【選択図】　　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材から線引きされる光ファイバ（１）にＵＶ樹脂の一次被覆を施した被覆線（１Ａ）を、鉛直方向に走行させながら、ＵＶランプ（４）が内蔵された架橋筒（３）によって前記ＵＶ樹脂の架橋反応を促進させるようにした光ファイバ被覆のＵＶ樹脂架橋方法において、前記ＵＶ樹脂の架橋反応の促進を、前記被覆線（１Ａ）の走行方向に沿って、λ／Ｎの正整数倍の数値を設置ピッチ（Ｐ）として配設される複数（Ｎ）個の架橋筒（３１，３２，３３…）によって行うようにしたことを特徴とする光ファイバ樹脂のＵＶ樹脂架橋方法。
ただしλは、前記ＵＶランプ（４）に通電する交流の周波数をｆ／２Ｈｚとしたとき、１／ｆ秒間に前記被覆線（１Ａ）が進む波長対応距離であり、Ｎは３以上の正整数である。
【請求項２】
母材から線引きされる光ファイバ（１）にＵＶ樹脂の一次被覆を施した被覆線（１Ａ）を、鉛直方向に走行させながら、ＵＶランプ（４）が内蔵された架橋筒（３）によって前記ＵＶ樹脂の架橋反応を促進させるようにした光ファイバ被覆のＵＶ樹脂架橋方法において、前記ＵＶランプ（４）に通電する交流の周波数を、インバータによって所要の数値以上に高めるようにしたことを特徴とする光ファイバ樹脂のＵＶ樹脂架橋方法。
【請求項３】
母材から線引きされる光ファイバ（１）にＵＶ樹脂の一次被覆を施した被覆線（１Ａ）を、鉛直方向に走行させながら、ＵＶランプ（４）が内蔵された架橋筒（３）によって前記ＵＶ樹脂の架橋反応を促進させるようにした光ファイバ被覆のＵＶ樹脂架橋装置において、前記架橋筒を前記被覆線（１Ａ）の走行方向に沿って２個設置し、これら両架橋筒（３１，３２）の前記走行方向の間隔を、ｎを正整数として　（λ／２）（２ｎ−１）±ｄ／２に設定することを特徴とする光ファイバ被覆のＵＶ樹脂架橋装置。ただしλは、前記ＵＶランプ（４）に通電する交流の周波数をｆ／２Ｈｚとしたとき、１／ｆ秒間に前記被覆線（１Ａ）が進む波長対応距離、ｄは前記ＵＶランプ（４）の前記走行方向の長さである。
【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被覆のＵＶ樹脂架橋方法および装置、さらに詳しく言えば架橋ムラを生じないように複数の架橋筒を用いる場合の条件を規定した光ファイバ被覆のＵＶ樹脂架橋方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、線引きされた光ファイバに被覆を施すための従来の基本的な工程を説明する簡略説明図であり、この図１に示されるように、線引きされた光ファイバ１はまずダイ２においてＵＶ樹脂の一次被覆がつけられた被覆線１Ａとなって鉛直下方に走行する。
【０００３】
この被覆線１Ａは、走行線の周囲に設けられたＵＶランプ４を内蔵する架橋筒３によって被覆のＵＶ樹脂の架橋反応が促進されてその被覆が固化安定し、次に二次被覆のためのダイ５に向かう。
【０００４】
この架橋筒３による架橋反応促進の工程において、被覆線１Ａの走行速度が速くなるときに問題が生じる。問題は現在ＵＶランプ４が、周知のように関東地区５０Ｈｚ、関西地区６０Ｈｚの周波数の交流電源から給電されている事実に起因する。
【０００５】
すなわちＵＶランプ４が図２に実線と破線の混合で波形を示したような交流電源から給電されるために、発生する光エネルギーは、同図に実線で示すように一定の周期で山と谷が交互に現れる波形を示すものとなる。この図のグラフで谷かに谷、あるいは山の頂上から頂上までの時間は、交流電源の周波数をｆ／２として、１／ｆ秒、つまり５０Ｈｚの電源では１／１００秒ということである。
【０００６】
このことを予備知識として頭に入れて図３（ａ）を見てみる。いま被覆線１Ａの走行方向に計った架橋筒３の長さ（実際はＵＶランプ４の長さ）をｄとし、被覆線１Ａが光エネルギー波形の１周期１／ｆ秒間に進む距離をλとすれば、このλの値がｄより小さいか、同等程度までは問題は起きないが、λ＞ｄとなってくると被覆線１Ａの受ける光エネルギーの量が長手方向の部位によって差が生じ、この結果は架橋程度の違いとなって現れ、次工程の二次被覆の外径が長手方向の個所によってバラツクという不良ファイバ発生の事態に至る。
【０００７】
架橋反応の程度が長手方向の部分によってバラツくというこの不良発生の状況を図３（ａ）について説明する。図３では後々の計算を簡単にするためにλをｄの２倍、すなわちλ＝２ｄと仮定する。いま被覆線１Ａが走行して来てその上の一点ＡがちょうどＵＶランプから外れるまでの時間は、被覆線が距離λ／２だけ進むに要する時間だから、１／２ｆとなる。
【０００８】
したがってＡ点部分がＵＶランプ４から受ける光エネルギーの量は、図３（ｂ）に示した時間−光エネルギーＥの関係を示す関数Ｅ＝ｓｉｎ　ｔを時刻０から時刻１／２ｆまで積分して得られる。
【０００９】
また被覆線１Ａ上の、Ａ点よりたとえば距離λ／４だけ上方に位置する点Ｃ部分について同様の考察を進めると、このＣ点部分がＵＶランプ４に差しかかる時刻はＡ点のそれより時間にしてλ／４Ｖ＝１／４ｆ遅れ、またＵＶランプの光を受けている時間はＡ点部分と同じく１／２ｆとなるわけだから、このＣ点部分がＵＶランプから受ける光エネルギー量は、Ａ点部分と同様に関数Ｅ＝ｓｉｎ　ｔを時刻１／４ｆから時刻３／４ｆまで積分して得られる。
【００１０】
また同様に、被覆線１Ａ上のＡ点から距離３λ／４だけ上方の点Ｅ部分がＵＶランプから受ける光エネルギーの量は、このＥ点がＵＶランプに差しかかる時刻はＡ点のそれから３／４ｆ時間遅れるから、関数Ｅ＝ｓｉｎ　ｔを時刻３／４ｆから時刻５／４ｆまで積分して得られる。
【００１１】
この項で上記の各積分式の計算をまとめて示すが、変数の時間ｔを角度θに変えても数値的には同等だから、以下のように算出できる。
Ａ点部分の受ける光エネルギー量＝
【数１】
2004067470.tif 000003
Ｃ点部分の受ける光エネルギー量＝
【数２】
2004067470.tif 000004
Ｅ点部分の受ける光エネルギー量＝
【数３】
2004067470.tif 000005
【００１２】
図３（ｂ）では、Ａ点部分の受ける光エネルギー量は斜線ハッチング部分、またＣ点部分の受ける光エネルギー量は点、点で埋めた部分、さらにＥ点部分の受ける光エネルギー量は縦線ハッチング部分で示され、上記の計算値はつまりこれら各ハッチング部分の面積の値である。これから分かるように、被覆線１Ａ上の各部のＵＶランプ４から受ける光エネルギーの変動の割合は、最大値と最小値で比較して　１．４１／０．５８＝２．４３　と大きく、架橋ムラの原因となっていることが裏付けられた。
【００１３】
上の計算ではλ＝２ｄという仮定を用いているが、λが大きくなるほど、つまり被覆線１Ａの線速が速くなるほどこの変動割合は大きくなってゆくのである。なおここで量λの名称を、この明細書では波長対応距離ということにする。これは被覆線１Ａの走行速度をＶとしたとき上の定義からＶ＝λ・ｆが成り立ち、これは周知の振動現象における振動数（周波数）×波長＝振動伝達速度の関係式と同等だからである。
【００１４】
もしこの波長対応距離λが限りなく大きく、あるいはＵＶランプ４の長さｄが限りなく短くなった場合、被覆線１Ａの受ける光エネルギー量の変動は図２と全く同じになるので、最大エネルギー量は１、最小エネルギー量は０となり、上のように最大／最小の比で表した変動の割合は無限大になってしまうのである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は上述してきたような一次被覆をつけた被覆線が、その走行速度がある限度以上大きくなったときに生じる長手方向の架橋ムラの解消、そしてこれに従って生じる二次被覆の外径の長手方向のバラツキを防止しようとすることである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明は上述の課題をすべて解決するためになされたものであって、請求項１の発明によるその解決手段は、母材から線引きされる光ファイバにＵＶ樹脂の一次被覆を施した被覆線を、鉛直方向に走行させながら、ＵＶランプが内蔵された架橋筒によって前記ＵＶ樹脂の架橋反応を促進させるようにした光ファイバ被覆のＵＶ樹脂架橋方法において、前記ＵＶ樹脂の架橋反応の促進を、前記被覆線の走行方向に沿って、λ／Ｎの正整数倍の数値を設置ピッチとして配設される複数Ｎ個の架橋筒によって行うようにしたことを特徴とする光ファイバ樹脂のＵＶ樹脂架橋方法である。
ただしλは前記ＵＶランプに通電する交流の周波数をｆ／２Ｈｚとしたとき、１／ｆ秒間に被覆線が進む波長対応距離であり、Ｎは３以上の正整数である。
【００１７】
また請求項２の発明によるその解決手段は、母材から線引きされる光ファイバにＵＶ樹脂の一次被覆を施した被覆線を、鉛直方向に走行させながら、ＵＶランプが内蔵された架橋筒によって前記ＵＶ樹脂の架橋反応を促進させるようにした光ファイバ被覆のＵＶ樹脂架橋方法において、前記ＵＶランプに通電する交流の周波数を、インバータによって所要の数値以上に高めるようにしたことを特徴とする光ファイバ樹脂のＵＶ樹脂架橋方法である。
【００１８】
また請求項３の発明によるその解決手段は、母材から線引きされる光ファイバにＵＶ樹脂の一次被覆を施した被覆線を、鉛直方向に走行させながら、ＵＶランプが内蔵された架橋筒によって前記ＵＶ樹脂の架橋反応を促進させるようにした光ファイバ被覆のＵＶ樹脂架橋装置において、前記架橋筒を前記被覆線の走行方向に沿って２個設置し、これら両架橋筒の前記走行方向の間隔を、ｎを正整数として　　（λ／２）（２ｎ−１）±ｄ／２　　に設定することを特徴とする光ファイバ被覆のＵＶ樹脂架橋装置。ただしλは、前記ＵＶランプに通電する交流の周波数をｆ／２Ｈｚとしたとき、１／ｆ秒間に前記被覆線が進む波長対応距離、ｄは前記ＵＶランプの前記走行方向の長さである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図４にこの発明の一実施例を示す。この実施例は２個の架橋筒３１，３２を被覆線１Ａの走行線の周囲に配設する場合であり、いまこれを説明する。
【００２０】
その前に図３（ａ）で説明したλ＞ｄの場合の、被覆線１Ａの受ける光エネルギーが長手方向の場所入力よって異なることの根本原因を考えてみると、これはＵＶランプ４から発給される光エネルギーが波形をなして時間的に変動していることによる。もしこの光エネルギーが同図に破線ＰＱとして描いたように時間的に変動のない平坦な形ならばこの不都合は解消する。
【００２１】
図４の実施例の根本の考え方は、付設する第２架橋筒３２によって、第１架橋筒３１だけの波形エネルギー曲線を、理想的には、図３の破線ＰＱのような時間的に変動のない平坦な形に少しでも近づけようとすることである。
【００２２】
このための対策は自明である。すなわち、第１架橋筒３１の光エネルギー波形で光エネルギーが一番大きい点に対しては、第２架橋筒３２の光エネルギー波形で光エネルギーが一番小さい点を対応させるように、換言すれば上記両架橋筒を光エネルギーの強さに関してπ／２（９０°）の位相差を持つようにすることである。
【００２３】
上記の両架橋筒３１，３２内のＵＶランプ４は、もちろん同一の電源から給電されるものであるから、電気的に位相差を与えることはできない。この両ＵＶランプ４の被覆線１Ａの走行方向の配置間隔によって、上述の目的を実現しようとするのが図４の実施例に示した工夫であり、基本的には配置のピッチＰとして、
Ｐ＝λ（２ｎ−１）／２　を採用するものである。図４に示すのはｎ＝２の場合、つまりＰ＝（３／２）λの場合であり、この場合に被覆線１Ａ上のＡ点、Ｃ点、およびＥ点部分が実際に受ける光エネルギーの量を図３の場合に行ったと同様に、λ＝２ｄの仮定の下に計算してみよう。
【００２４】
被覆線１Ａ上のＡ点部分ははじめに通過するＵＶランプにより、時刻０から時刻１／２ｆまでの間に光エネルギーを受け、その後距離λ、時間にして１／ｆ時間走行後の時刻３／２ｆから時刻２／ｆまでの間に次に位置するＵＶランプから光エネルギーを受ける。したがって受ける光エネルギーの総量は、
Ａ点部分の受ける光エネルギー量＝
【数４】
2004067470.tif 000006
またＡ点より距離λ／４だけ上方の点Ｃ点部分については、同様に
Ｃ点部分の受ける光エネルギー量＝
【数５】
2004067470.tif 000007
同様にＡ点より距離３λ／４だけ上方のＥ点部分については、同様に
Ｅ点部分の受ける光エネルギー量＝
【数６】
2004067470.tif 000008
【００２５】
図５を参照した積分計算は、図４のＵＶランプの配置データから、被覆線１Ａ上の注目点部分の各ＵＶランプに到達する時刻、通過中の所要時間などの値を愚直に代入するなどして算出したものであるが、本発明の精神である〔００２２〕項で示した位相差π／２を持つ二つの光エネルギー曲線からの合計エネルギーという考え方を使えば、次の積分式のようにより簡単な計算式でもよく、もちろん同一の結果がえられる。たとえばＡ点部分については次のようになる。
Ａ点部分の受ける光エネルギー量＝
【数７】
2004067470.tif 000009
【００２６】
以上の計算結果から、２個のＵＶランプを所定のピッチで配置した場合は被覆線１Ａの各部が受ける光エネルギー量に差異がないことが分かった。もしλが限りなく大きく、あるいはｄが限りなく短くなったとしても、受けるエネルギー量の長手方向の変動は図７と全く同じになるので、最大エネルギー量は１．４、最小エネルギー量は１．０となり、変動の割合は１．４に抑えられる。
【００２７】
２つの架橋筒３１，３２の実際の配設間隔Ｐは、図４から直ちに分かるようにそれぞれのＵＶランプの中心点の間隔でλ／２の奇数倍を基本とし、ＵＶランプの端が外れない限度で上下にずれてもいいという考えから、次式のＰで与えられる。
Ｐ＝λ（２ｎ−１）／２±ｄ／２
この式でｎは正の整数、ただしｎ＝１は実際の配設場所が既設の架橋筒に機械的に干渉するおそれがあるので除外した方がよい。
【００２８】
図７に示した太線、つまり複数の架橋筒による合成の光エネルギーの時間的変化曲線の平坦度をさらに上げるために、図６に示すように架橋筒の数を３個としてもいい。この場合はもとの第１架橋筒３１の光エネルギーの波形を、位相で１２０°、２４０°それぞれずらした波形を持つように第２、第３の架橋筒を配設すればよい。すなわち、２つの配設間隔Ｐの値は、
Ｐ＝λ（３ｎ−１）／３±ｄ／２およびＰ＝λ（３ｍ−２）／３±ｄ／２
ここでｍとｎは異なる正整数とする、原理的には同一でよいのだが、実際にはその配設位置では機械的に干渉するおそれがあって不可能である。
【００２９】
架橋筒が２個の場合、３個の場合を含め、一般に正整数Ｎ個の場合は、被覆線１Ａの走行方向に沿って、λ／Ｎの正整数倍の数値を設置ピッチとして配設すればよい。ここでλは、改めて再記すれば、ＵＶランプ４に通電する交流の周波数をｆ／２Ｈｚとしたとき、１／ｆ秒間に被覆線１Ａが進む波長対応距離である。
【００３０】
λ＞ｄの場合の、被覆線１Ａの受ける光エネルギーが長手方向の場所によって異なるという事態を改善する別の方法としては、λ自体の値を小さくして、事実上λ＞ｄの状態が起きないようにすることが考えられる。実際には図８に示すように、適宜のインバータを使ってＵＶランプ４に通電する交流の周波数を大きくする。
【００３１】
いま上の実施例で用いた周波数ｆ／２を、たとえば２倍のｆとすれば（関東地区で１００Ｈｚ）とすれば、λの値はこれまでの半分になり、λ＞ｄの状態は簡単には生じなくなる。また図２に示す光エネルギーの分布もかなり平坦化することがわかる。
【００３２】
【発明の効果】
この発明によれば、複数の架橋筒を各架橋筒のＵＶランプによる光エネルギーの合計量が時間的に変動が少ないように適正な間隔をもって配設されるので、一次被覆後の被覆の架橋反応を被覆線の長手方向に沿ってムラなく促進させることができ、これによって二次被覆線の外径変動を小さく抑え、良質の光ファイバ被覆線を得ることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバ被覆線のＵＶ樹脂架橋を説明する簡略側面図である。
【図２】交流電源により励起されるＵＶランプの光エネルギーの時間的変化を示す簡略図である。
【図３】光ファイバの線速が大きくなった場合に被覆線の受ける光エネルギー量が長手方向に不均一になることを説明するための簡略図である。
【図４】架橋筒を被覆線の走行方向に沿って２個配設する場合の簡略図である。
【図５】図４に示す架橋筒配置の場合の各架橋筒のＵＶランプの光エネルギーの時間的変化曲線を示す。
【図６】架橋筒を３個配設する場合を説明する簡略図である。
【図７】２つのＵＶランプの光エネルギーのグラフ上での合成を説明する略図である。
【図８】インバータを用いてＵＶランプの励起電源の周波数を変更することを説明する簡略図である。
【符号の説明】
１　　光ファイバ
１Ａ　一次被覆線
２　　一次被覆ダイ
３　　架橋筒
３１，３２，３３　第１，第２，第３架橋筒
４　　ＵＶランプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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