(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニップル孔を有するニップルと、ダイス孔を有するダイスとを具え、前記ニップルと前記ダイスとは、前記ニップル孔および前記ダイス孔とが同軸上に位置するように配置されており、かつ前記ニップルの下面と前記ダイスの上面との間の隙間から、前記ダイス孔に樹脂を周方向より加圧供給しつつ、前記ニップル孔と前記ダイス孔とを通る光ファイバ裸線に前記樹脂を塗布するようになっている光ファイバ用樹脂塗布装置において、
前記ダイスのダイス孔の形状は、入線側から順に、テーパ角が１０°以下の第１のテーパ部、テーパ角が１５〜９０°の第２のテーパ部、および、径が一定のストレート部を含んでおり、かつ前記第２のテーパ部の長さが、０．０５〜０．６ｍｍであることを特徴とする光ファイバ用樹脂塗布装置。
【請求項２】
請求項１の光ファイバ用樹脂塗布装置において、さらに前記第２のテーパ部の長さが、前記ストレート部の長さの０．１〜３倍であることを特徴とする光ファイバ用樹脂塗布装置。
【請求項３】
請求項２の光ファイバ用樹脂塗布装置において、さらに前記ストレート部の長さが、前記ダイスの出口の口径の０．４〜２倍であることを特徴とする光ファイバ用樹脂塗布装置。
【請求項４】
ニップル孔を有するニップルと、ダイス孔を有するダイスとを具え、前記ニップルと前記ダイスとは、前記ニップル孔および前記ダイス孔とが同軸上に位置するように配置されており、前記ニップルと前記ダイスとの間の間隙から、前記ダイス孔に樹脂を周方向より加圧供給しつつ、前記ニップル孔と前記ダイ孔を通る光ファイバ裸線に前記樹脂が塗布されるようになっている光ファイバ用樹脂塗布装置において、
前記ダイスのダイス孔の形状は、入線側から順に、出線側に向けて径が小さくなった３段以上のテーパ部と、径が一定のストレート部とを含んでおり、全テーパ部の中で、ストレート部に接するテーパ部のテーパ角が１５〜９０°であり、その他のテーパ部のテーパ角は１０°以下であり、かつ、前記ストレート部に接するテーパ部の長さが、０．０５〜０．６ｍｍであることを特徴とする光ファイバ用樹脂塗布装置。
【請求項５】
請求項４の光ファイバ用樹脂塗布装置において、さらに前記ストレート部に接するテーパ部の長さは、前記ストレート部の長さの０．１〜３倍であることを特徴とする光ファイバ用樹脂塗布装置。
【請求項６】
請求項５の光ファイバ用樹脂塗布装置において、さらに前記ストレート部の長さは、前記ダイスの出口の口径の０．４〜２倍であることを特徴とする光ファイバ用樹脂塗布装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の光ファイバ用樹脂塗布装置において、さらに、前記ダイスの入口の周縁部が面取りされていることを特徴とする光ファイバ用樹脂塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は線引きされた光ファイバ裸線に被覆用の樹脂を塗布する光ファイバ用樹脂塗布装置に関し、特に高線速で均一に樹脂を塗布することができる光ファイバ用樹脂塗布装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信などに広く用いられている光ファイバは、通常、石英ガラスからなるプリフォームを加熱溶融し線引きすることによって製造されている。
光ファイバは、傷つきにより強度が著しく低下して破断しやすくなり、また、外力によりマイクロベントが発生して伝送損失が増加しやすい。このため、線引き直後の光ファイバ裸線の外周にウレタンアクリレート系樹脂やエポキシアクリレート系樹脂などの樹脂を塗布したのち、該樹脂を紫外線照射や加熱により硬化させて被覆を設けた光ファイバ素線として、摩擦などから保護するようにしている。また、光ファイバ素線の被覆は通常２層設けられており、内側の一次被覆にはクッション効果をもつ軟らかい樹脂が、また、外側の二次被覆には摩擦に強い硬い樹脂が用いられている。
【０００３】
光ファイバ裸線に樹脂を塗布するには、該光ファイバ裸線の通り道に、液状の未硬化の樹脂を溜めるためのダイスと、ダイスから前記樹脂があふれることを防止するためのニップルとを具える光ファイバ用樹脂塗布装置を設け、前記光ファイバ裸線を前記樹脂の中に通す方法が一般的に行われている。
近年、光ファイバを製造する際の線引き速度は、例えば５００ｍ／分以上の高線速とすることが一般的になっているので、樹脂と光ファイバ裸線との間に働く摩擦が大きくなり、樹脂の流れが乱されることにより樹脂中に気泡が発生したり、光ファイバ裸線の外周に均一に樹脂が塗布されない、いわゆる偏肉が発生したり、または長手方向に被覆径が変動したりする等の問題が発生することがある。
【０００４】
このようにして、光ファイバの被覆が不均一になると、わずかな外力や温度変化によっても容易に曲がりやすくなり、伝送損失が著しく増加するおそれがある。このため、高線速にて走行する光ファイバ裸線に均一に樹脂を塗布できることを課題として、光ファイバ用樹脂塗布装置の構成や形状などについての試みがすでに数多くなされている。
【０００５】
例えば、特公平７−９１０９２号公報には、図７に示すような光ファイバ用樹脂塗布装置が開示されている。
図７において、符号１は光ファイバ裸線、２はニップル、３はダイスである。前記ニップル２の中心には、走行する光ファイバ裸線１を挿通するためのニップル孔１１が設けられている。また、ダイス３には、光ファイバ裸線１に塗布される樹脂４を溜めるためのダイス孔１２が設けられている。
前記ニップル２およびダイス３は、ニップル２の下面とダイス３の上面との間に適当な隙間６が設けられるように、また、ニップル孔１１とダイス孔１２とが同軸上に位置するように、ホルダー５にて保持されている。
そして前記隙間６を介して、ダイス孔１２に樹脂４が加圧供給できるようになっている。
【０００６】
前記隙間６から、前記ダイス孔１２に樹脂４を周方向より加圧供給すると、樹脂４はダイス孔１２内に溜まり、さらに、ニップル孔１１に界面が接触することによりメニスカス１３を形成する。
そして、ニップル孔１１およびダイス孔１２に光ファイバ裸線１を通すことにより、樹脂４が前記光ファイバ裸線１の外周に塗られ、さらにダイス３の出口１４において樹脂４が絞られるので、光ファイバ裸線１に樹脂４を均一な厚さに塗布することができるようになっている。
【０００７】
このような光ファイバ樹脂塗布装置において、ダイス孔１２の形状は、図８に示すように、入線側を出線側に向けて径が小さくなるテーパ部Ｔとし、また、出線側を一定径のストレート部Ｓとしている。前記テーパ部Ｔは、樹脂４の流れを細くして淀みを生じさせ、光ファイバ裸線１の外周に側圧を均等に付与することにより、光ファイバ裸線１がダイス孔１２の中心軸上を保って走行するのに寄与する。すなわち所謂セルフセンタリング力を働かせるために設けられている。また、ストレート部Ｓは、樹脂４の流れによるダイス孔１２の側壁からの反作用を抑制し、ダイス３の出口１４における樹脂４の流れの乱れを最小限にするために設けられている。
【０００８】
さらに、前記セルフセンタリング力の作用を大きくするため、ダイス孔１２のテーパ部Ｔのテーパ角Ａは２〜８°とされている。また、外径１２５μｍの光ファイバ裸線１から被覆径２５０μｍの光ファイバ素線を製造する実施例から、ストレート部Ｓの長さｂは、ダイス３の出口１４の口径ｄより長いことが好ましいとしている。
【０００９】
また、特開２００１−１５８６４４号公報には、前記特公平７−９１０９２号公報に記載の樹脂塗布装置に同様の構成を有し、ダイス孔１２のストレート部Ｓの長さｂが、ダイス３の出口１４の口径ｄより短いことを特徴とする樹脂塗布装置が開示されている。
この先行発明は、外径１２５μｍの光ファイバ裸線１の上に被覆径４００μｍ（被覆厚１３７．５μｍ）の被覆を施す場合、前記特公平７−９１０９２号公報に記載の樹脂塗布装置では、樹脂塗布が不安定になり、被覆径の変動が激しくなる問題に対処したものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述の説明から明らかなように、従来の光ファイバ用樹脂被覆装置においては、被覆径すなわちダイス３の出口１４の口径ｄに対して、ダイス孔１２のストレート部Ｓの長さｂが適切に設定されている必要があり、また、このバランスが不適切であると、光ファイバ裸線１への樹脂の塗布が不均一になるおそれがある。しかしながら、ダイス孔１２のテーパ部Ｔのテーパ角Ａが２〜８°と小さいので、前記テーパ部Ｔとストレート部Ｓとの境界が不明確になりやすく、ダイス３の加工精度が低いという問題がある。また、製造したダイス３について、前記ストレート部Ｓの長さｂを検定しようとしても、その測定精度が低くなりやすいため、製造管理が困難である。このため、被覆径の再現性が悪く、樹脂被覆工程の制御が困難であり、生産性が劣っている。
【００１１】
従って、本発明の課題は、ダイスの加工精度の低さに基づく光ファイバの被覆径のバラツキを著しく小さくし、光ファイバ裸線への樹脂の塗布が極めて均一に実施できる光ファイバ用樹脂塗布装置を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、本発明の光ファイバ用樹脂塗布装置は、ニップル孔を有するニップルと、ダイス孔を有するダイスとを具え、前記ニップルと前記ダイスとは、前記ニップル孔および前記ダイス孔とが同軸上に位置するように配置されており、かつ前記ニップルの下面と前記ダイスの上面との間の間隙から、前記ダイス孔に樹脂を周方向より加圧供給しつつ、前記ニップル孔と前記ダイス孔とを通る光ファイバ裸線に対して前記樹脂が被覆されるようになっている光ファイバ用樹脂塗布装置において、
前記ダイスのダイス孔の形状は、入線側から順に、テーパ角が１０°以下である第１のテーパ部、テーパ角が１５〜９０°である第２のテーパ部、および、一定径のストレート部を含んでおり、かつ前記第２のテーパ部の長さが、０．０５〜０．６ｍｍであることを特徴とする。これにより、ダイス孔のテーパ部とストレート部との境界が明確に識別できるようになり、ダイスの加工精度および測定精度を向上させることができるので、光ファイバへの樹脂の塗布が極めて均一に実施できるようになる。
【００１３】
さらに、前記第２のテーパ部の長さが前記ストレート部の長さの０．１〜３倍であることが好ましい。これにより、第２のテーパ部の識別が一層容易になり、また、第２のテーパ部を設けたことによる樹脂の流れの乱れを抑制することができる。さらに、前記ストレート部の長さが、前記ダイスの出口の口径の０．４〜２倍とすることにより、樹脂の流れを一層安定させることができる。
【００１４】
さらに、前記テーパ部の段数は、３段以上としても同様な効果を得ることができる。すなわち、ダイスのダイス孔の形状が入線側から順に、出線側に向けて径が小さくなった３段以上のテーパ部と、出口に接し径が一定のストレート部とを含んでおり、全テーパ部の中で、ストレート部に接するテーパ部のテーパ角が１５〜９０°であり、その他のテーパ部のテーパ角は１０°以下とし、かつ、前記ストレート部に接するテーパ部の長さが、０．０５〜０．６ｍｍであるものとする。
【００１５】
このように、前記テーパ部の段数を３段以上としても、前記テーパ部とストレート部との境界を明確に識別することができるので、ダイスの加工精度および測定精度を高め、樹脂の塗布を安定に行うことができる。前記テーパ部の段数を３段以上の場合においても、テーパ部の段数が２段のものと同様に、前記ストレート部に接するテーパ部の長さを前記ストレート部の長さの０．１〜３倍とし、また、前記ストレート部の長さを、前記ダイスの出口の口径の０．４〜２倍とすることが好ましい。
【００１６】
以上の光ファイバ用樹脂塗布装置においては、さらに、前記ダイスの入口の周縁部に面取りを施すことが好ましい。これにより、樹脂の流れが一層滑らかになり、被覆径の変動を一層抑制するのに有効である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に基づいて、本発明を詳しく説明する。
図１は、本実施の形態の光ファイバ用樹脂塗布装置の概略断面図である。図１中、図７で用いた符号と同一の符号は、図７の構成と同様のものであることを意味する。
この光ファイバ用樹脂塗布装置によって光ファイバ裸線１に樹脂４を塗布するためには、従来の装置と同様に、ニップル２とダイス３との間の隙間６からダイス孔１２に樹脂４を周方向より加圧供給し、次いでニップル孔１１およびダイス孔１２に光ファイバ裸線１を通して該光ファイバ裸線１の外周を前記樹脂４に濡らし、さらに前記ダイス３の出口１４において前記樹脂４を絞って均一の厚さに塗布する。
この光ファイバ用樹脂塗布装置において、前記ダイス３のダイス孔１２の形状は、従来のものと同様に、入線側から順に、出線側に向けて径が小さくなったテーパ部Ｔと、一定径のストレート部Ｓとを含んでいる。
【００１８】
本実施の形態の光ファイバ用樹脂塗布装置が従来のものと異なる点は、図２（ａ）に示すように、テーパ部Ｔが２段であって、入線側の第１のテーパ部Ｔ1のテーパ角Ａが１０°以下であり、出線側の第２のテーパ部Ｔ2のテーパ角Ｂが１５〜９０°であり、かつ前記第２のテーパ部の長さが、０．０５〜０．６ｍｍであることである。
【００１９】
このように、ストレート部Ｓに接する第２のテーパ部Ｔ2のテーパ角Ｂが大きく設定されているので、テーパ部Ｔとストレート部Ｓとの境界が明確になる。
従って、ダイス３の加工におけるテーパ部Ｔとストレート部Ｓの寸法精度を向上させることができるので、光ファイバの被覆径に対して、ストレート部Ｓの長さを適切に設定することが容易かつ確実となり、光ファイバの被覆径の変動や、被覆への気泡の混入などの問題が発生しにくくなるという優れた効果を奏する。
【００２０】
前記第２のテーパ部Ｔ2は、テーパ角Ｂが大きいので、樹脂４の流れを乱し、樹脂４への気泡の混入の原因となるおそれがある。このため、前記第２のテーパ部Ｔ2の長さａは、ストレート部Ｓの長さｂの０．１〜３倍とする（０．１ｂ≦ａ≦３ｂ）ことが好ましい。このａ／ｂの比の値が０．１未満では、前記第２のテーパ部Ｔ2がストレート部Ｓに比して短すぎるので、テーパ部Ｔとストレート部Ｓの境界の識別が困難となり好ましくない。また、ａ／ｂの比の値が３を超えると、前記第２のテーパ部Ｔ2が長すぎるために樹脂４の流れが乱されて、気泡が混入するおそれがある。
【００２１】
さらに、前記ストレート部Ｓの長さｂは、ダイス３の出口１４の口径ｄの０．４〜２倍とする（０．４ｄ≦ｂ≦２ｂ）ことが好ましい。
このｂ／ｄの比の値が前記範囲外であると、樹脂４の流れが不安定になりやすくなり、樹脂４に気泡が混入したり、被覆径の変動が激しくなったりするおそれがあるので好ましくない。
【００２２】
さらに、図２（ｂ）に示すように、前記ダイス３の入口１５の周縁部は斜面または曲面にて面取りしてもよい。これにより、樹脂の流れが一層滑らかになり、被覆径の変動を一層抑制するのに有効である。しかしながら、この面取り部Ｒが極端に大きいと塗布性が悪くなるので、面取り部Ｒの長さｃは、１ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２３】
また、光ファイバ用樹脂塗布装置の他の形態としては、ダイス孔１２のテーパ部Ｔの段数を３段以上とし、全テーパ部の中で、ストレート部に接するテーパ部のテーパ角が１５〜９０°であり、その他のテーパ部のテーパ角は１０°以下であり、かつ前記ストレート部に接するテーパ部の長さが、０．０５〜０．６ｍｍであることを特徴とする構成も可能である。
【００２４】
例えば、図３（ａ）に示すダイス３は、３段のテーパ部Ｔ1〜Ｔ3を有し、ストレート部Ｓに接するテーパ部Ｔ3のテーパ角Ａ3が１５〜９０°の範囲内にあり、長さａ3は０．０５〜０．６ｍｍの範囲内にある。また、テーパ部Ｔ1のテーパ角Ａ1およびＴ2のテーパ角Ａ2はそれぞれ１０°以下となっている。
このようなダイス３を用いても、被覆径の変動を小さく抑制することができる。テーパ部Ｔの段数を３段以上とした場合、テーパ部Ｔの段数が２段である場合に比して、例えば隣接するテーパ部間のテーパ角の変化を小さくすることができるので、樹脂４の流れを一層安定にすることができる。
【００２５】
これらのテーパ部Ｔの段数が３段以上である実施の形態においても、前記テーパ角が１５〜９０°となるテーパ部の長さａ3は、ストレート部Ｓの長さｂの０．１〜３倍とし、前記ストレート部Ｓの長さｂは、ダイス３の出口１４の口径ｄの０．４〜２倍とすることが好ましい。
さらに、図３（ｂ）に示すように、前記ダイス３の入口１５の周縁部は斜面または曲面にて面取りしてもよい。これにより、樹脂の流れが一層滑らかになり、被覆径の変動を一層抑制するのに有効である。しかしながら、この面取り部Ｒが極端に大きいと塗布性が悪くなるので、面取り部Ｒの長さｃは、１ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２６】
次に本発明の光ファイバ用樹脂塗布装置を用いて、光ファイバ裸線１に樹脂４を塗布する方法について説明する。図４は、光ファイバを製造する装置の一例を示す概略構成図であり、図４中、符号２１はプリフォームである。
プリフォーム２１は、線引炉３０内にて加熱溶融され、ファイバ化されて光ファイバ裸線１となる。この光ファイバ裸線１は、冷却装置３１により冷却された後、第１の樹脂塗布装置３２により一次被覆用樹脂を塗布されたのち、第１の樹脂硬化装置３３により前記一次被覆用樹脂を硬化させて一次被覆を設けられ、さらに、第２の樹脂塗布装置３４により二次被覆用樹脂を塗布されたのち、第２の樹脂硬化装置３５により前記二次被覆用樹脂を硬化させて二次被覆を設けられて、光ファイバ素線２２となる。そしてこの光ファイバ素線２２はターンプーリ３６を介して、巻取機３７により巻き取られる。
【００２７】
本実施の形態の光ファイバ用樹脂塗布装置は、前記第１の樹脂塗布装置３２および第２の樹脂塗布装置３４の両方またはいずれか一方として、好適に使用することができる。
【００２８】
次に、本発明を試験例によってさらに詳しく説明する。
［試験例１］
実施例として、ダイス孔１２のテーパ部Ｔが２段であって、第２のテーパ部Ｔ2のテーパ角Ｂがそれぞれ１５°、２０°、９０°である３種類の光ファイバ用樹脂塗布装置を製造した。また、比較例としては、ダイス孔１２のテーパ部Ｔが１段である従来の光ファイバ用樹脂塗布装置を用いた。
この４種類の光ファイバ用樹脂塗布装置について、それぞれ１０個製造した。
【００２９】
実施例の光ファイバ用樹脂塗布装置のダイス３においては、第１のテーパ部Ｔ1の長さは２．０ｍｍ、第１のテーパ部Ｔ1のテーパ角Ａは１０°、第２のテーパ部Ｔ2の長さａは０．４ｍｍ、ストレート部Ｓの長さｂは０．２ｍｍ、ダイス３の出口１４の口径ｄは０．２５ｍｍとした。
また、比較例の光ファイバ用樹脂塗布装置のダイス３においては、テーパ部Ｔの長さは２．４ｍｍ、テーパ部Ｔのテーパ角Ａは１０°、ストレート部Ｓの長さｂは０．２ｍｍ、ダイス３の出口１４の口径ｄは０．２５ｍｍとした。
【００３０】
それぞれの光ファイバ用樹脂塗布装置について、ダイス孔１２のストレート部Ｓの長さｂを測定し、この測定値の標準偏差を算出した。
ダイス孔１２のストレート部Ｓの長さｂは、印象材を用いて該ダイス孔１２の型を取り、この型を工具顕微鏡にて観測することによって測定した。
図５に、この測定結果を示す。図５から明らかなように、第２のテーパ部Ｔ2を設けることにより、ストレート部Ｓの長さｂのバラツキが極めて小さくなり、寸法の精度が著しく向上したことが分かる。
【００３１】
さらに、それぞれの光ファイバ用樹脂塗布装置を図４に示す光ファイバ製造装置に組み込み、光ファイバ素線２２を製造し、得られた光ファイバ素線２２の被覆径を外径測定装置（Ｐｈｏｔｏｎ  Ｋｉｎｅｔｉｃｓ社製、型番ＰＫ２４００）を用いて測定した。
図６に、この測定結果を示す。図６から明らかなように、第２のテーパ部Ｔ2を設けた実施例の光ファイバ用樹脂塗布装置によれば、被覆径のバラツキが極めて小さくなった。
【００３２】
［試験例２］
次に、２段のテーパ部Ｔを有するダイスを具えた光ファイバ用樹脂塗布装置について、図２（ａ）に示す各部の寸法の関係を明らかにするため、表１に示すように、各部の寸法を変化させてダイス３を製造し、それぞれのダイス３を光ファイバ用樹脂塗布装置に組み込み、光ファイバ素線２２を製造した。表１において、Ａ、Ｂ、ａ、ｂ、ｄは、図２（ａ）に示すとおりの部分の寸法を意味する。
得られた光ファイバ素線２２について、顕微鏡を用いて気泡の混入の有無を調べた。（気泡の数が、０個／ｍであるものを「良好」とし、５個以上／ｍであるものを「気泡発生」とし、５個未満／ｍであるものを「気泡混入」）として判定した。
【００３３】
【表１】
0003902009.tif 000002
【００３４】
表１に示す結果から明らかなように、本実施の形態の光ファイバ用樹脂塗布装置によれば、気泡の混入のない良好な被覆を形成することができた。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ダイスの加工精度を向上し、光ファイバ裸線への樹脂の塗布が極めて均一に実施できるので、光ファイバの被覆径のバラツキを著しく小さくすることができる。また、被覆用の樹脂への気泡の混入を効果的に減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の光ファイバ用樹脂塗布装置の一例の概略断面図である。
【図２】  本発明の光ファイバ用樹脂塗布装置に用いられるダイスの一例の概略断面図である。
【図３】  本発明の光ファイバ用樹脂塗布装置に用いられるダイスの他の例の概略断面図である。
【図４】  本発明の光ファイバ用樹脂塗布装置を用いて光ファイバを製造する装置の概略構成図である。
【図５】  試験例１におけるダイスのストレート部の測定値の標準偏差を示すグラフである。
【図６】  試験例２における光ファイバ素線の被覆径の測定値の標準偏差を示すグラフである。
【図７】  従来の光ファイバ用樹脂塗布装置の一例の概略断面図である。
【図８】  従来の光ファイバ用樹脂塗布装置に用いられるダイスの一例の概略断面図である。
【符号の説明】
１…光ファイバ裸線、２…ニップル、３…ダイス、４…樹脂、６…隙間、１１…ニップル孔、１２…ダイス孔、１４…ダイスの出口、１５…ダイスの入口、Ｒ…面取り部、Ｓ…ストレート部、Ｔ…テーパ部、Ｔ1…第１のテーパ部、Ｔ2…第２のテーパ部。
【図１】
0003902009.tif 000003
【図２】
0003902009.tif 000004
【図３】
0003902009.tif 000005
【図４】
0003902009.tif 000006
【図５】
0003902009.tif 000007
【図６】
0003902009.tif 000008
【図７】
0003902009.tif 000009
【図８】
0003902009.tif 000010