(57)【要約】【課題】光ファイバに樹脂を被覆する上で、被覆樹脂内に気泡が混入せず、かつ、被覆樹脂の径の変動が少ない高品質の樹脂被覆を得るための光ファイバ樹脂被覆装置を提供することである。【解決手段】ニップル３及びダイス５を備えた光ファイバ８の樹脂被覆装置において、被覆樹脂に接するニップル下面２０の表面粗さを０．６μｍ以下としたニップル３及び被覆樹脂に接するダイス上面２１の表面粗さを０．６μｍ以下としたダイス５を用いる。【選択図】  図１
2004307234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニップル及びダイスを備えた光ファイバの樹脂被覆装置において、被覆樹脂に接するニップル下面の表面粗さを０．６μｍ以下としたことを特徴とする光ファイバの樹脂被覆装置。
【請求項２】
被覆樹脂に接するダイス上面の表面粗さを０．６μｍ以下としたことを特徴とする請求項１記載の光ファイバの樹脂被覆装置。
【請求項３】
ニップル及びダイスを備えた光ファイバの樹脂被覆装置において、光ファイバの通過する中心線より少なくとも半径２ｍｍ以内の範囲で被覆樹脂に接するニップル下面の表面粗さを０．６μｍ以下としたことを特徴とする光ファイバの樹脂被覆装置。
【請求項４】
光ファイバの通過する中心線より少なくとも半径２ｍｍ以内の範囲で被覆樹脂に接するダイス上面の表面粗さを０．６μｍ以下としたことを特徴とする請求項３記載の樹脂被覆装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバに樹脂からなる保護被覆を施すための樹脂被覆装置に関し、被覆樹脂内に気泡が生じず、かつ、被覆樹脂の径の変動が少ない高品質の被覆を得られるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は光ファイバの樹脂被覆装置の一例を示す概略図である。ホルダ１は、被覆樹脂液６を貯留する空間を形成するとともに、ニップル３及びダイス５を把持するためのものである。ホルダ１において被覆樹脂液６を貯留する空間は円筒状になっている。ホルダ１の上部にはニップル３が設けられている。ニップル３はその上面及び下面がすり鉢状（ｃｏｎｉｃａｌ）になっており、その中央部にニップル孔２が形成され、光ファイバ８がニップル孔２を通るようになっている。
このニップル３の下方にはダイス５が設けられている。ダイス５は上面がすり鉢状になっており、その中央部にダイス孔４が形成され、光ファイバ８がダイス孔４を通るようになっている。ニップル３が設けられている位置より下方で、ダイス５が設けられている位置より上方のホルダ１の側面には樹脂液供給口７が設けられており、樹脂液供給パイプ（図示略）を通った被覆樹脂液６が、樹脂液供給口７からホルダ１内に送られて、ホルダ１、ニップル３及びダイス５により区画形成される空間に貯留されるようになっている。
【０００３】
このような被覆装置を用いて、光ファイバに樹脂を被覆するには、紡糸炉で溶融紡糸され、次いで、冷却装置にて冷却された光ファイバ８をニップル孔２からホルダ１内に導入し、ホルダ１内で被覆樹脂液６を光ファイバ８に接触させた後、光ファイバ８をダイス孔４から外部に導出する。次いで、被覆された光ファイバ９を、光ファイバの被覆装置の後工程として設けられている硬化装置に導入し、この硬化装置内を走行させる過程で上記被覆樹脂液を硬化させ樹脂被覆層を形成させることにより光ファイバに樹脂を被覆している。
【０００４】
近年、生産性向上を目的として光ファイバの線引き速度が高速化している。ところが、光ファイバ８をニップル孔２からホルダ１内に導入する際、光ファイバ８の線速が５００ｍ／分を超える高速になると、光ファイバ８とニップル孔２との隙間に存在する空気が光ファイバと一緒に同伴されホルダ１内に貯留されている被覆樹脂液６中に入り込む。そうすると空気を巻き込んだ状態で光ファイバ８表面に被覆樹脂液６が塗布されてしまうため、この被覆樹脂液６が硬化されると被覆樹脂中に気泡が残ってしまう。このような気泡が被覆樹脂内に存在すると、光ファイバは側方に曲げられてマイクロベンディングを生じ、伝送損失の増加を引き起こしてしまい、製品の品質が低下してしまうという問題があった。
この問題を解決するための技術として、特開平８−２５９２７２号公報にあるような樹脂被覆装置が開発されている。
【０００５】
また、光ファイバ８の線速が５００ｍ／分を超える高速になると、被覆樹脂が光ファイバ８に均一に付かず、被覆樹脂の径が変動しやすくなる。そうすると、光ファイバに外力が加わったり、温度変化により被覆層が膨張・収縮したりした時に、光ファイバにマイクロベンディングが生じ、伝送損失の増加を引き起こし、製品の品質が低下してしまうという問題があった。
この問題を解決するための技術として、特開平６−９２６９３号公報、特開平９−８６９７０号公報、特開平９−１１０４８０号公報にあるような光ファイバの樹脂被覆装置や樹脂被覆方法が開発されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−２５９２７２号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平６−９２６９３号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開平９−８６９７０号公報
【０００９】
【特許文献４】
特開平９−１１０４８０号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら上述の技術によっても、５００ｍ／分以上の高速で線引きされる光ファイバ８に樹脂を被覆する上で、被覆樹脂内に気泡が混入する問題と被覆樹脂の径が変動する問題とを同時に解決することは困難であった。
【００１１】
よって、本発明の課題は、５００ｍ／分以上の高速で線引きされる光ファイバ８に樹脂を被覆する上で、被覆樹脂内に気泡が混入せず、かつ、被覆樹脂の径の変動が少ない高品質の樹脂被覆を得るための光ファイバ樹脂被覆装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者は、５００ｍ／分以上の高速で線引きされる光ファイバ８に樹脂を被覆する際に、被覆樹脂内に気泡が混入したり、被覆樹脂の径が変動したりするのは、樹脂被覆装置の被覆樹脂に接する表面の凹凸が原因であることを見出した。即ち、樹脂被覆装置の被覆樹脂に接する表面に凹凸があると、樹脂被覆装置内に光ファイバ８が進入する時に光ファイバ８につられて混入する気泡や、樹脂供給装置から供給される被覆樹脂液６に混入している気泡が、樹脂被覆装置の被覆樹脂に接する表面に捕捉され、樹脂被覆装置内に残留して、その結果、気泡が被覆樹脂内に混入しやすくなると考えられる。また、樹脂被覆装置の被覆樹脂に接する表面に凹凸があると、被覆樹脂液６の流れに乱れが生じ、その結果、被覆樹脂の径に変動を生じやすくなると考えられる。
【００１３】
特に、ニップル３及びダイス５においては、樹脂被覆時に光ファイバ８がニップル孔２及びダイス孔４を通過するために、ニップル孔２の周辺の被覆樹脂に接するニップル下面２０及びダイス孔４の周辺の被覆樹脂に接するダイス上面２１に凹凸があると、被覆樹脂内に気泡が混入しやすくなり、また、被覆樹脂の径の変動が生じやすいことも見出した。
【００１４】
上述の問題を解決するために、本発明者は、樹脂被覆装置の被覆樹脂に接する表面の凹凸をできるだけなくして、その表面を平滑にすることで、樹脂被覆装置内に混入する気泡の残留を減らし、被覆樹脂内に気泡が混入することを防ぐことができることを見出した。また、本発明者は、樹脂被覆装置の被覆樹脂に接する表面の凹凸をできるだけなくして、その表面を平滑にすることで、被覆樹脂液の流れが乱れにくくなり、被覆樹脂の径の変動を抑えることができることを見出した。
【００１５】
特に、ニップル３及びダイス５においては、ニップル孔２の周辺の被覆樹脂に接するニップル下面２０の凹凸及びダイス孔４の周辺の被覆樹脂に接するダイス上面２１の凹凸を減らし、表面粗さを一定の値以下に抑えることにより、被覆樹脂内に気泡の混入を防ぎ、被覆樹脂の径の変動も抑えることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１６】
即ち、本発明の第一の発明は、ニップル３及びダイス５を備えた光ファイバ８の樹脂被覆装置において、被覆樹脂に接するニップル下面２０の表面粗さを０．６μｍ以下としたことを特徴とする光ファイバの樹脂被覆装置である。
【００１７】
また、本発明の第二の発明は、被覆樹脂に接するダイス上面２１の表面粗さを０．６μｍ以下としたことを特徴とする請求項１記載の光ファイバの樹脂被覆装置である。
【００１８】
さらに、本発明の第三の発明は、ニップル３及びダイス５を備えた光ファイバ８の樹脂被覆装置において、光ファイバ８の通過する中心線より少なくとも半径２ｍｍ以内の範囲で被覆樹脂に接するニップル下面２０の表面粗さを０．６μｍ以下としたことを特徴とする光ファイバの樹脂被覆装置である。
【００１９】
加えて、本発明の第四の発明は、光ファイバ８の通過する中心線より少なくとも半径２ｍｍ以内の範囲で被覆樹脂に接するダイス上面２１の表面粗さを０．６μｍ以下としたことを特徴とする請求項３記載の樹脂被覆装置である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図１を利用して本発明に係る光ファイバの樹脂被覆装置の一例について説明する。この例の光ファイバの樹脂被覆装置においては、被覆樹脂に接するニップル下面２０の表面粗さが０．６μｍ以下であり、かつ、被覆樹脂に接するダイス上面２１の表面粗さが０．６μｍ以下である点が、先に説明した光ファイバの樹脂被覆装置と異なるところである。
【００２１】
この例における被覆樹脂に接するニップル下面２０の凹凸の評価には、ＪＩＳＢ  ０６０１に定義される表面粗さである中心線平均粗さＲａを用いる。この例における被覆樹脂に接するニップル下面２０の表面粗さの測定には、触針式粗さ測定機を用いることができる。
【００２２】
この例に用いるニップル３においては、被覆樹脂に接するニップル下面２０の表面粗さを０．６μｍ以下にすることが好ましく、０．２μｍ以下にすることがより好ましい。被覆樹脂に接するニップル下面２０の表面粗さを０．６μｍ以上にすると、被覆樹脂内に気泡の混入を防ぎ、被覆樹脂の径の変動も抑えるという効果を得られなくなるので好ましくない。
【００２３】
また、この例に用いるニップル３においては、光ファイバ８の通過する中心部より少なくとも半径２ｍｍ以内の範囲で被覆樹脂に接するニップル下面２０の表面粗さを０．６μｍ以下にすることが好ましく、光ファイバの通過する中心部より少なくとも半径５ｍｍ以内の範囲で被覆樹脂に接するニップル下面２０の表面粗さを０．６μｍ以下にすることがより好ましい。被覆樹脂に接するニップル下面２０の表面粗さを０．６μｍ以下にする範囲を光ファイバ８の通過する中心部より半径２ｍｍ未満の値以下とすると、被覆樹脂内に気泡の混入を防ぎ、被覆樹脂の径の変動も抑えるという効果を得られなくなるので好ましくない。
【００２４】
この例に用いるニップル３の材質は、硬質であることが好ましく、特に超硬合金や人造ダイヤモンドが好ましい。紡糸スタート時の樹脂がない状態では光ファイバが接触することがあるため、摩耗しない硬度が要求されるからである。
この例に用いるニップル３の形状は、特に限定されないが、余りに複雑な形状とすることは好ましくない。複雑な形状にすることにより、樹脂被覆装置内に混入する気泡が残留しやすくなり、被覆樹脂内に気泡が混入しやすくなるからであり、また、複雑な形状にすることにより、被覆樹脂液６の流れに乱れが生じ、被覆樹脂の径に変動を生じやすくなるからである。
【００２５】
この例に用いる被覆樹脂に接するニップル下面２０を平滑にするための研磨法としては、粉体を用いる物理研磨法や、電解装置を用いる電解研磨法を用いることができる。物理研磨法においては、ダイヤモンドパウダーを研磨剤として使用することができる。
【００２６】
この例におけるニップル３を用いた場合、光ファイバ８の線速を１０００ｍ／分としても被覆樹脂内に気泡を発生させず、樹脂の被覆変動を抑えることが可能である。
【００２７】
この例に用いるニップル孔２の口径は５００μｍ以下であることが好ましい。ニップル孔２の口径を５００μｍ以上にすると、光ファイバ８とニップル孔２との隙間に存在する空気が光ファイバ８と一緒に同伴されホルダ１内に貯留されている被覆樹脂液６中に入り込みやすくなり、被覆樹脂内に気泡が混入しやすくなるので好ましくない。
【００２８】
この例における被覆樹脂に接するダイス上面２１の凹凸の評価には、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に定義される表面粗さである中心線平均粗さＲａを用いる。この例における被覆樹脂に接するダイス上面２１の表面粗さの測定には、触針式粗さ測定機を用いることができる。
【００２９】
この例に用いるダイス５においては、被覆樹脂に接するダイス上面２１の表面粗さを０．６μｍ以下にすることが好ましく、０．２μｍ以下にすることがより好ましい。被覆樹脂に接するダイス上下面２１の表面粗さを０．６μｍ以上にすると、被覆樹脂内に気泡の混入を防ぎ、被覆樹脂の径の変動も抑えるという効果を得られなくなるので好ましくない。
【００３０】
また、この例に用いるダイス５においては、光ファイバ８の通過する中心部より少なくとも半径２ｍｍ以内の範囲で被覆樹脂に接するダイス上面２１の表面粗さを０．６μｍ以下にすることが好ましく、光ファイバの通過する中心部より少なくとも半径５ｍｍ以内の範囲で被覆樹脂に接するダイス上面２１の表面粗さを０．６μｍ以下にすることがより好ましい。被覆樹脂に接するダイス上面２１の表面粗さを０．６μｍ以下にする範囲を光ファイバ８の通過する中心部より半径２ｍｍ未満の値以下とすると、被覆樹脂内に気泡の混入を防ぎ、被覆樹脂の径の変動も抑えるという効果を得られなくなるので好ましくない。
【００３１】
この例に用いるダイス５の材質は、硬質であることが好ましく、特に超硬合金や人造ダイヤモンドが好ましい。紡糸スタート時の樹脂がない状態では光ファイバが接触することがあるため摩耗しない硬度が要求されるからである。
この例に用いるダイス５の形状は、特に限定されないが、余りに複雑な形状とすることは好ましくない。複雑な形状にすることにより、樹脂被覆装置内に混入する気泡が残留しやすくなり、被覆樹脂内に気泡が混入しやすくなるからであり、また、複雑な形状にすることにより、被覆樹脂液６の流れに乱れが生じ、被覆樹脂の径に変動を生じやすくなるからである。
【００３２】
この例に用いる被覆樹脂に接するダイス上面２１を平滑にするための研磨法としては、粉体を用いる物理研磨法や、電解装置を用いる電解研磨法を用いることができる。物理研磨法においては、ダイヤモンドパウダーを研磨剤として使用することができる。
【００３３】
この例におけるダイス５を用いた場合、光ファイバ８の線速を１０００ｍ／分としても被覆樹脂内に気泡を発生させず、樹脂の被覆変動を抑えることが可能ある。
【００３４】
この例においては、光ファイバ上に、１基目の樹脂塗布装置にて樹脂を塗布し、次いで１基目の硬化装置にて前記樹脂を硬化して一次被覆層を形成し、さらにこの一次被覆層上に２基目の樹脂塗布装置にて樹脂を塗布し、２基目の硬化装置にてこの樹脂を硬化して二次被覆層を形成する。上記被覆層に用いられる樹脂としては、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系、ブタジエンアクリレート系、シリコーンアクリレート系等の紫外線硬化型樹脂が好適である。
【００３５】
このような光ファイバの被覆装置を用いて、光ファイバに樹脂を被覆する方法は、従来の光ファイバの樹脂被覆装置を用いた被覆方法と同様としてよい。
【００３６】
このように、本発明における光ファイバ８の樹脂被覆装置に係るニップル３及びダイス５は、材料として超硬合金や人造ダイヤモンドを用い、物理研磨法若しくは電解研磨法を用いることにより、被覆樹脂に接するニップル下面２０及び被覆樹脂に接するダイス上面２１の表面粗さを０．６μｍ以下としている。このニップル３及びダイス５を光ファイバ８の樹脂被覆装置に用いることにより、樹脂被覆装置内に混入する気泡の残留を減らし、被覆樹脂内に気泡が混入することを防ぐことができることができる。また、このニップル３及びダイス５を光ファイバ８の樹脂被覆装置に用いることにより、被覆樹脂液６の流れが乱れにくくなり、被覆樹脂の径の変動を抑えることができる。その結果、高品質の光ファイバの樹脂被覆を得ることができる。
【００３７】
【実施例】
（実施例１）
本実施例においては、ニップル３及びダイス５は、いずれも基本がステンレス製で、光ファイバの通過する中心部より半径５ｍｍ以内の部分が人造ダイヤモンド製のものを用いた。また、被覆樹脂に接するニップル下面２０及び被覆樹脂に接するダイス上面２１は、いずれも光ファイバの通過する中心部より半径５ｍｍ以内の範囲で研磨処理をした。被覆樹脂に接するニップル下面２０の表面粗さを触針式粗さ測定機（東京精密社製、表面粗さ形状測定器  ハンディサーフＥ−３５Ａ）で測定し、そのニップル３を用いて光ファイバ８を紡糸した。ここに、紡糸条件は、クラッド径が１２５μｍ、１層目被覆径が１９０μｍ，２層目被覆径が２５０μｍ、被覆材がウレタンアクリレート紫外線硬化型樹脂、紡糸線速が１０００ｍ／分、紡糸した長さが１０００ｋｍであった。また、本実施例においては被覆樹脂に接するダイス上面２１の表面粗さが０．０２μｍのダイス５を使用した。表１に被覆樹脂に接するニップル下面２０の表面粗さとそのニップル３を用いて光ファイバ８を紡糸したときの樹脂被覆内の気泡の発生状態との関係を示す。
【００３８】
【表１】
2004307234.tif 000003
【００３９】
表１の結果より、被覆樹脂に接するニップル下面２０の表面粗さが０．６μｍ以下のニップル３を使用すると被覆樹脂内に気泡が発生しなくなることが分かる。
【００４０】
（実施例２）
本実施例においては、ニップル３及びダイス５は、いずれも基本がステンレス製で、光ファイバの通過する中心部より半径５ｍｍ以内の部分が人造ダイヤモンド製のものを用いた。また、被覆樹脂に接するニップル下面２０及び被覆樹脂に接するダイス上面２１は、いずれも光ファイバの通過する中心部より半径５ｍｍ以内の範囲で研磨処理をした。実施例１で被覆樹脂に接するニップル下面２０の表面粗さを測定したニップル３を用いて光ファイバ８を紡糸した。ここに、紡糸条件は、クラッド径が１２５μｍ、１層目被覆径が１９０μｍ、２層目被覆径が２５０μｍ、被覆材がウレタンアクリレート紫外線硬化型樹脂、紡糸線速が１０００ｍ／分、紡糸した長さが１０００ｋｍであった。また、本実施例においては被覆樹脂に接するダイス上面２１の表面粗さが０．０２μｍのダイスを使用した。表２に被覆樹脂に接するニップル下面２０の表面粗さとそのニップル３を用いて光ファイバ８を紡糸したときの樹脂被覆径変動との関係を示す。
【００４１】
【表２】
2004307234.tif 000004
【００４２】
表２の結果より、被覆樹脂に接するニップル下面２０の表面粗さが０．６μｍ以下のニップル３を使用すると樹脂被覆径の変動が減少することが分かる。
【００４３】
（実施例３）
本実施例においては、ニップル３及びダイス５は、いずれも基本がステンレス製で、光ファイバの通過する中心部より半径５ｍｍ以内の部分が人造ダイヤモンド製のものを用いた。また、被覆樹脂に接するニップル下面２０及び被覆樹脂に接するダイス上面２１は、いずれも光ファイバの通過する中心部より半径５ｍｍ以内の範囲で研磨処理をした。被覆樹脂に接するダイス上面２１の表面粗さを触針式粗さ測定機（東京精密社製、表面粗さ形状測定器  ハンディサーフＥ−３５Ａ）で測定し、そのダイス５を用いて光ファイバ８を紡糸した。ここに、紡糸条件は、クラッド径が１２５μｍ、１層目被覆径が１９０μｍ，２層目被覆径が２５０μｍ、被覆材がウレタンアクリレート紫外線硬化型樹脂、紡糸線速が１０００ｍ／分、紡糸した長さが１０００ｋｍであった。また、本実施例においては被覆樹脂に接するニップル下面２０の表面粗さが０．０２μｍのニップル３を使用した。表３に被覆樹脂に接するダイス上面２１の表面粗さとそのダイス５を用いて光ファイバ８を紡糸したときの樹脂被覆内の気泡の発生状態との関係を示す。
【００４４】
【表３】
2004307234.tif 000005
【００４５】
表３の結果より、被覆樹脂に接するダイス上面２１の表面粗さが０．６μｍ以下のダイス５を使用すると被覆樹脂内に気泡が発生しなくなることが分かる。
【００４６】
（実施例４）
本実施例においては、ニップル３及びダイス５は、いずれも基本がステンレス製で、光ファイバの通過する中心部より半径５ｍｍ以内の部分が人造ダイヤモンド製のものを用いた。また、被覆樹脂に接するニップル下面２０及び被覆樹脂に接するダイス上面２１は、いずれも光ファイバの通過する中心部より半径５ｍｍ以内の範囲で研磨処理をした。実施例３で被覆樹脂に接するダイス上面２１の表面粗さを測定したダイス５を用いて光ファイバ８を紡糸した。ここに、紡糸条件は、クラッド径が１２５μｍ、１層目被覆径が１９０μｍ、２層目被覆径が２５０μｍ、被覆材がウレタンアクリレート紫外線硬化型樹脂、紡糸線速が１０００ｍ／分、紡糸した長さが１０００ｋｍであった。また、本実施例においては被覆樹脂に接するニップル下面２０の表面粗さが０．０２μｍのニップル３を使用した。表４に被覆樹脂に接するダイス上面２１の表面粗さとそのダイス５を用いて光ファイバ８を紡糸したときの樹脂被覆径変動との関係を示す。
【００４７】
【表４】
2004307234.tif 000006
【００４８】
表４の結果より、被覆樹脂に接するダイス上面２１の表面粗さが０．６μｍ以下のダイス５を使用すると樹脂被覆径の変動が減少することが分かる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、樹脂に接するニップル下面の表面粗さが０．６μｍ以下であるニップル及び樹脂に接するダイス上面の表面粗さが０．６μｍ以下であるダイスを備えた光ファイバの樹脂被覆装置用いることにより、樹脂被覆装置内に混入する気泡の残留を減らし、被覆樹脂内に気泡が混入することを防ぐことができ、かつ、被覆樹脂液の流れを乱れにくくして、被覆樹脂の径の変動を抑えることができ、その結果、高品質の光ファイバの樹脂被覆を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ファイバの樹脂被覆装置の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
３・・・ニップル、５・・・ダイス、６・・・被覆樹脂液、８・・・光ファイバ、２０・・・被覆樹脂に接するニップル下面、２１・・・被覆樹脂に接するダイス上面
【図１】
2004307234.tif 000007