(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ2）の添加された領域を含む光ファイバ母材を線引しガラスファイバを形成する工程と、線引されたガラスファイバを巻取部に向けて搬送しつつ、第1および第2の紫外線硬化樹脂を塗布し、紫外線照射により硬化せしめ、光ファイバ素線を形成する被覆工程と、前記紫外線硬化樹脂の形成された光ファイバ素線を、巻取部において巻き取る巻取工程とを含む光ファイバの製造方法において、前記被覆工程は、製造開始時に、第1の紫外線硬化樹脂または第2の紫外線硬化樹脂のいずれか一方のみを塗布および硬化し、その後両紫外線硬化樹脂を塗布および硬化する工程からなり、一方のみの紫外線硬化樹脂を硬化させるときの紫外線の光量を両紫外線硬化樹脂を硬化させるときの樹脂あたりの紫外線の光量よりも低減する抑制工程を含むことを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項２】
前記被覆工程は、前記抑制工程後、前記第1および第2の紫外線硬化樹脂の硬化に十分な光量となるように、照射する紫外線の光量を増大する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項３】
前記抑制工程は、着脱自在に形成された遮光手段によって遮光する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項４】
前記抑制工程は、波長２４０ｎｍ近傍の紫外光を吸収するフィルタを介して紫外線を照射する工程であることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項５】
前記光ファイバは、直径１２５μｍのガラスファイバ長１ｍあたり、４．２×１０-7ｍｏｌ以上の二酸化ゲルマニウムを含むことを特徴とする請求項1乃至４のいずれかに記載の光ファイバの製造方法。
【請求項６】
前記光ファイバは、ＧＩファイバであることを特徴とする請求項５に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項７】
前記光ファイバ母材は、コアおよびクラッドに二酸化ゲルマニウムが添加されていることを特徴とする請求項５に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項８】
前記被覆工程は、前記第1の紫外線硬化樹脂に照射する紫外線の光量が、前記第2の紫外線硬化樹脂に照射する紫外線の光量よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の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】
本発明は、光ファイバの製造方法および製造装置にかかり、特にこの紫外線硬化樹脂被覆の形成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＧＩ（Ｇｒａｄｅｄ−Ｉｎｄｅｘ）ファイバおよびＦＢＧ（ＦｉｂｅｒＢｒａｇｇ  Ｇｒａｔｉｎｇ）用ファイバが広く用いられている。ＧＩファイバでは、図６にその一般的屈折率分布および石英ガラスファイバ中の二酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ２）濃度分布を示すように、ＧｅＯ２濃度が高くなっている。図７にＦＢＧ用ファイバに用いられるクラッドにＧｅＯ２が添加された光ファイバ（ＦＢＧ用ＧｅＯ２添加クラッドファイバ）の、屈折率分布および二酸化ゲルマニウムＧｅＯ２濃度分布を示す。この光ファイバでも、ＧｅＯ２濃度が高くなっている領域がある。
【０００３】
光ファイバの製造方法は、通常、光ファイバ母材を線引し、ガラスファイバを形成しながら、この外周に被覆材料をコーティングした後、紫外線照射により被覆材料を硬化させ、巻き取るように構成されている。このような方法では、線引開始に際して、光ファイバ母材の一端を溶融させながら引っ張り、製造ラインにかけていく口出し作業に際して、ガラスファイバを通過させる樹脂溜であるダイス内の一部で樹脂が硬化してしまい、つまりを生じるという問題があった。
【０００４】
完全に詰まった場合は断線が生じ、完全に詰まってしまわなくとも、樹脂の偏肉が生じることもあった。
【０００５】
このようなダイス内での樹脂の硬化は、次の様な原因によるものと考えられる。ＧｅＯ2添加石英ガラス（ＧｅＯ2−ＳｉＯ2）に紫外線が照射されるとルミネセンスを生じ、これがファイバに沿って伝搬しダイス内の樹脂を硬化させるものと考えられる。図８は、ＧｅＯ2添加石英ガラスの吸収波長と、ルミネセンスによる発光波長とを示す図である。ここで実線は吸収波長であり、２４０ｎｍ近傍にピークがあることがわかる。点線はルミネセンスによる発光波長である。
【０００６】
つまり、ガラスに照射された紫外線によって生じたルミネセンス光は光ファイバを伝搬して光ファイバの長手方向に広がり、ダイス近辺で漏れたルミネセンス光がダイス内でコーティング樹脂を硬化させてしまうことがあった。
この現象は、特にＧｅＯ2添加量の多い光ファイバに紫外線を照射した場合に顕著であった。
【０００７】
この場合、特に、上述したような樹脂の偏肉の悪化、断線などにより、線引を中断するということは、再度、低速での線引を必要とする口出し作業から、線引速度の安定化にいたるまでの工程をやり直す必要があり、さらに時間と材料を要することになり、生産性を低下させる大きな問題となっている。
【０００８】
従って、光ファイバの線引・被覆工程では、中断なしということが生産性の向上のための大きな要因となっている。
【０００９】
このような状況の中で、ダイスの詰まりの防止は、光ファイバの製造工程においてはきわめて重要な問題であった。
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、ＧｅＯ2添加量の多い光ファイバに対しても、コーティング樹脂の充分な硬化度を維持しつつ、樹脂詰まりの発生を防止し、生産性の向上をはかることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明の光ファイバの製造方法は、二酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ2）の添加された領域を含む光ファイバ母材を線引しガラスファイバを形成する工程と、線引されたガラスファイバを巻取部に向けて搬送しつつ、第1および第2の紫外線硬化樹脂を塗布し、紫外線照射により硬化せしめ、光ファイバ素線を形成する被覆工程と、前記紫外線硬化樹脂の形成された光ファイバ素線を、巻取部において巻き取る巻取工程とを含む光ファイバの製造方法において、
前記被覆工程は、製造開始時に、第1の紫外線硬化樹脂または第2の紫外線硬化樹脂のいずれか一方のみを塗布および硬化し、その後両紫外線硬化樹脂を塗布および硬化する工程からなり、一方のみの紫外線硬化樹脂を硬化させるときの紫外線の光量を両紫外線硬化樹脂を硬化させるときの樹脂あたりの紫外線の光量よりも低減する抑制工程を含むことを特徴とする。
【００１１】
かかる構成によれば、コア層に到達する紫外線を低減すべく、被覆前の光ファイバ素線およびいずれか一方の紫外線硬化樹脂1層のみで被覆された光ファイバ素線の通過開始時において所定時間にわたり、前記光ファイバ素線に到達する紫外線の光量を抑制するようにしているため、ルミネセンス現象を抑制し、ダイス部分での樹脂の硬化による樹脂詰まりを防止することが可能となる。
【００１２】
これは以下のような実験に基づいてなされたものである。
すなわち、本発明者らは、紫外線光照射量を樹脂硬化に必要な範囲で低減し、種々の実験を重ねた。その結果、ダイス詰まりと照射条件について次のようなことがわかった。
【００１３】
まず、２層とも塗布された状態で通常パワーの紫外線光を照射してもこの現象は発生しない。
どちらか１層のみの樹脂が塗布された状態で通常パワーの紫外線光を照射すると５０％の確率でダイス詰まりが発生した。特に１層ごとに塗布・硬化を行なうタンデムコーティング方式の場合、第２層から塗布する場合、第２層硬化用の紫外線照射炉が通常パワーであると、ほぼ１００％の確率でダイス詰まりが発生する。
【００１４】
そこで少なくともどちらか１層のみの樹脂が塗布された状態で紫外線硬化装置を通過する光ファイバに対しては、２層の樹脂が塗布された場合よりも紫外線光を低減することにより、ルミネセンスを抑制することができ、樹脂の詰まりを防止することができるものと考えられる。
【００１５】
また望ましくは、前記被覆工程は、前記抑制工程後、前記第1および第2の紫外線硬化樹脂の硬化に十分な光量となるように、照射する紫外線の光量を増大する工程を含むことにより、樹脂の硬化不足をなくし、信頼性の向上をはかる。
【００１６】
望ましくは、前記抑制工程は、着脱自在に形成された遮光手段によって遮光する工程を含むことにより、安定でかつ敏速な光量調整を行なうことが可能となる。
【００１７】
望ましくは、前記抑制工程は、波長２４０ｎｍ近傍の紫外光を吸収するフィルタを介して紫外線を照射する工程であることを特徴とする。
ルミネセンスを生じる吸収波長は２４０ｎｍ近傍であることがわかっており、この波長近傍の光のみをフィルタでカットすることにより作業性よく詰まりを防止することができる一方で、硬化不足を低減することができる。
【００１８】
特に、直径１２５μｍのガラスファイバ長１ｍあたり、４．２×１０-7ｍｏｌ以上のＧｅＯ2を含む石英ガラスの場合、特にルミネセンスが生じやすいため、この方法は特に有効である。
【００１９】
ＧＩファイバの場合、ＧｅＯ2の添加量が多く、特にルミネセンスが生じやすいため、この方法は特に有効である。
また、コアおよびクラッドにＧｅＯ2が添加されたＦＢＧ用ファイバの場合、ＧｅＯ2の添加量が多く、特にルミネセンスが生じやすいため、この方法は特に有効である。
【００２０】
望ましくは、前記被覆工程は、前記第1の紫外線硬化樹脂を塗布する第1の塗布工程と、前記第1の紫外線硬化樹脂を硬化させる第1の紫外線照射工程と、前記第1の紫外線硬化樹脂の上層に第2の紫外線硬化樹脂を塗布する第2の塗布工程と、前記第2の紫外線硬化樹脂を硬化させる第2の紫外線照射工程とを含み、前記第1の紫外線照射工程は、前記第2の紫外線照射工程よりも光量が小さくなるように構成されていることを特徴とする。
特に塗布膜を形成するたび毎に硬化を行ういわゆるタンデムコーティング方式の場合、第１の紫外線照射工程では、光量を低減するもので、より確実に詰まりを防止することができる。
【００２１】
又、第1の紫外線硬化樹脂を塗布するダイスには、第1の紫外線硬化樹脂に照射される紫外線（第1の紫外線）と第2の紫外線硬化樹脂に照射される紫外線（第２の紫外線）の両方によるルミネッセンス光が伝搬してくるので第1紫外線の光量を少な目にするとよい。第1の紫外線硬化樹脂は第2紫外線によっても硬化されるから光量を少な目にしても問題はない。
【００２２】
本発明の装置では、二酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ2）の添加された領域を含む光ファイバ母材を線引しガラスファイバを形成する線引手段と、線引されたガラスファイバを巻取部に向けて搬送しつつ、第1および第2の紫外線硬化樹脂を塗布し、紫外線照射により硬化せしめ、光ファイバ素線を形成する被覆手段と、前記紫外線硬化樹脂の形成された光ファイバ素線を、巻取部において巻き取る巻取手段とを含む光ファイバの製造装置において、前記被覆手段は、ガラスファイバに第1および第２の紫外線硬化樹脂を塗布する塗布部と、紫外線を照射しこれら第1および第２の紫外線硬化樹脂を硬化せしめる紫外線照射部とを具備し、前記紫外線照射部は、紫外線照射光量を抑制する抑制手段を具備したことを特徴とする。
かかる構成によれば、ダイス詰まりを防止することができる。
望ましくは、前記被覆手段は、ガラスファイバに第1の紫外線硬化樹脂を塗布する第1の塗布部と、この第1の紫外線硬化樹脂に紫外線を照射し硬化せしめる第1の紫外線照射部と、前記第1の紫外線硬化樹脂の上層に第2の紫外線硬化樹脂を塗布する第2の塗布部と、この第２の紫外線硬化樹脂に紫外線を照射し硬化せしめる第２の紫外線照射部とを具備し、少なくとも前記第2の紫外線照射部は、紫外線照射光量を抑制する抑制手段を具備したことを特徴とする。
かかる構成によれば、タンデムコーティング方式において、ダイス詰まりを防止することができる。
【００２３】
望ましくは、前記第2の紫外線照射部は、波長２４０ｎｍ近傍の紫外光を吸収する光フィルタを具備してなることを特徴とする。
【００２４】
ルミネセンスを生じる吸収波長は２４０ｎｍ近傍であることがわかっており、この波長近傍の光のみをフィルタでカットすることにより作業性よく詰まりを防止することができる一方で、硬化不足を生じることもない。
このように、ダイスの詰まりを防止することにより、単にメンテナンスの低減を図ることができるのみならず、線引工程を停止することなく、連続して行なうことができるため、大幅な生産性の向上を図ることが可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
第１の実施の形態
本発明の実施の形態の製造方法に用いる製造装置を図１に示す。この光ファイバの製造装置は、樹脂コーティング部１６０の第１および第２の紫外線照射部である第１および第２の硬化装置１８１、１８２に、紫外線照射光量を抑制する光量抑制手段としての第１および第２のシャッタ１８３、１８４を具備したことを特徴とするものである。
【００２６】
そしてこの第１および第２のシャッタの開閉を調整することにより、図２に光ファイバへの照射光量変化を示す。ここでは、第２の紫外線硬化樹脂1層のみで被覆された光ファイバ素線の通過開始時において、光ファイバ素線に到達する紫外線の光量を抑制する例を示す。これによりルミネセンス現象を抑制し、ダイス部分での樹脂の硬化による樹脂詰まりを防止する。
【００２７】
この装置は、光ファイバ母材１００を装着し、光ファイバ母材の下端を加熱・軟化させ、光ファイバを得るための線引炉１１０と、この光ファイバを外径を測定するためのレーザ外径測定器１４０と、このレーザ外径測定器１４０の出力に基づいて線引条件を制御する線引制御部１５０と、樹脂コーティング部１６０と、ガイドローラ２１０と、キャプスタン２２０、巻き取りドラム２４０とを具備してなり、連続的に線引、コーティングを行い、光ファイバを形成するための装置である。
【００２８】
この装置では、コーティング部１６０は、液状樹脂１７１を充填してなる第１の樹脂コーティングダイス１６１と塗布された樹脂を硬化させるための第１の硬化装置１８１と、液状樹脂１７２を充填してなる第２の樹脂コーティングダイス１６２と塗布された樹脂を硬化させるための第２の硬化装置１８２とを具備しており、これら第１および第２の硬化装置１８１、１８２は、前述したように、紫外線照射光量を抑制する光量抑制手段としての第１および第２のシャッタ１８３、１８４を具備している。
【００２９】
ここで線引炉１１０は、光ファイバ母材１００の下端を加熱・軟化させるためのヒータ１２０を具備し、加熱・軟化させながら例えば線速１００ｍ/分で線引を行うものである。
【００３０】
そして線引されたガラスファイバ１３０の外径はレーザ外径測定器１４０で測定され、この測定結果は線引制御部１５０に入力されて外径が通常１２５ミクロンとなるようにヒータ１２０の加熱温度、母材送り込み速度、キャプスタン２２０による引取り速度や線引き速度が制御される。
またコーティング部１６０において、コーティングのなされた光ファイバ２００をガイドローラ２１０、キャプスタン２２０、巻き取りドラム２４０ヘと導くように構成されている。
【００３１】
次にこの装置を用いた光ファイバの製造工程について説明する。
まず、外径５０ｍｍの光ファイバ母材１００が、線引炉１１０に装着されると、第１および第２のシャッタ１８３、１８４を閉じた状態で、ヒータ１２０によって光ファイバ母材１００の下端を２０００℃程度に加熱し、加熱軟化させて、線引を開始し、徐々に線速を上げていく。
【００３２】
このとき、最初、樹脂被覆のなされていない光ファイバが通過するが、硬化装置内の光源が点灯されていないあるいはシャッタにより紫外線光は遮断されているため、ルミネセンスが生じることもない。
【００３３】
そして、加熱温度、母材送り込み速度、キャプスタン２２０による引取り速度や線引き速度の調整により、ファイバ径を安定化させながら、第１のシャッタ１８３はそのままにし、第２のシャッタ１８４を４分の３だけ閉じて通過する光ファイバへの照射光量が４分の１程度となるように調整する。液状樹脂１７２を充填してなる第２の樹脂コーティングダイス１６２のゲート（図示せず）を開き、通過する光ファイバに第２層樹脂が所望の厚さに塗布されるようにし、塗布された樹脂を硬化させるための第２の硬化装置１８２で、紫外線照射を行う。
【００３４】
このようにして第２層樹脂のコーティングを開始した後、次に、液状樹脂１７１を充填してなる第１の樹脂コーティングダイス１６１のゲート（図示せず）を開き、通過する光ファイバに第１層樹脂が所望の厚さ（例えば３０〜４０μｍ）に塗布されるようにするとともに、ダイスが詰まらないレベルに調整された光量がシャッタ１８３を介して、第１の硬化装置１８１から紫外光を照射して樹脂を硬化させる。
【００３５】
そして第２のシャッタを完全に開き、定常状態では、紫外線光の全光量が通過する光ファイバに照射されるようにする。尚このとき、トータルとして硬化不足にはならない範囲で、第１の硬化装置は第２の硬化装置よりも光量が小さくなるように構成されている。これは、線速上昇後の定常線引工程でも、タンデム方式では第１層樹脂への紫外線光照射量の減量が望ましい。
このようにしてガラスファイバ１３０表面に２層の樹脂からなる樹脂被膜１９０をコーティングした光ファイバ素線２００を形成する。
なお、コーティングの開始にあたり、最初にハード層である第２層樹脂の塗布を開始し、続いてソフト層である第１層樹脂の塗布を開始するようにダイスのゲートを開くようにするのは、第１層樹脂は通常粘着性を有しており、ローラなどに絡み付き易いためである。
【００３６】
このとき、光ファイバ素線２００の被覆後の外径は例えば２５０ミクロンである。
次いで光ファイバ素線２００をガイドローラ２１０で順次ガイドし、ドラム２４０に巻き取る。
【００３７】
このようにして、シャッタの開閉により光量の調整を行ない、線引速度が安定化したのちは、シャッタを開き光量を増大して連続的に線引を行い、光ファイバを形成する。この光ファイバの断面図を図３に示す。この光ファイバはコア層とクラッド層とからなるガラスファイバ１３０に第１層樹脂１９１と第２層樹脂１９２とからなる樹脂被膜が同心円状に形成され、偏肉もない。
【００３８】
この方法によれば、ダイスの詰まりは皆無であり、連続的に光ファイバを生産性良く形成することができた。
【００３９】
なお、シャッタを設けて光量調整を行なうようにしたが、硬化装置に印加する電圧を変えるなどの方法により照射される紫外線光量を変化させるようにしてもよい。
【００４０】
第２の実施の形態
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。
前記本発明の第１の実施の形態では第１層樹脂および第２層樹脂をそれぞれ塗布・硬化させるタンデムコーティング方式の光ファイバの線引・被覆方法について説明したが、この例では、第１層樹脂および第２層樹脂を同一のダイスにおいて連続して塗布し、一挙に硬化させるデュアルコーティング方式の光ファイバの線引・被覆方法について説明する。
このデュアルコーティング方式の光ファイバの線引・被覆に用いられる装置では、図４に示すように樹脂コーティング部２６０が、第１層樹脂を供給する第１供給口２６１、第２層樹脂を供給する第２供給口２６２と、この下流側に形成された紫外線照射部である硬化装置２８１とを具備したことを特徴とするもので、この硬化装置２８１に照射される紫外線量が調整可能なように形成されている。ここでも第２供給口２６２が第１供給口２６１よりも若干早く開かれるように構成されており、第２層樹脂の塗布開始時点の方が若干先になるようになっている。
そして図5に示すようにこの硬化装置２８１からの照射光量を調整し、第１層樹脂および第２層樹脂が形成された状態で通過するようになって初めて光量を増大するようにしたことを特徴とする。
コーティング部以外の他の部分については、前記第１の実施形態と同様に形成されており、同一部位には同一符号を付した。
かかる構成によれば、線引・被覆開始時点では光量を小さくしているため、ルミネセンス現象を抑制し、ダイス部分での樹脂の硬化による樹脂詰まりを防止することができ、樹脂の詰まりの発生もなく効率良く光ファイバの線引・被覆を行なうことが可能となる。
また、波長２４０ｎｍ近傍の光を吸収するフィルタを形成するようにしてもよい。さらにまた第1の実施の形態のように、遮光手段を用いるようにしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の方法によれば、樹脂詰まりがなく生産性よく光ファイバの線引・被覆を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の光ファイバ製造装置を示す図。
【図２】本発明の第１の実施の形態における光ファイバへの照射光量変化を示す図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に方法で形成された光ファイバを示す断面図。
【図４】本発明の第２の実施の形態の光ファイバ製造装置を示す図。
【図５】本発明の第２の実施の形態における光ファイバへの照射光量変化を示す図。
【図６】ＧＩファイバの屈折率およびＧｅＯ2濃度とその直径との関係を示す図。
【図７】ＦＢＧ用ＧｅＯ2の添加クラッドファイバの屈折率およびＧｅＯ2濃度とその直径との関係を示す図。
【図８】本発明の実施の形態における光ファイバの吸収波長とルミネセンス光の波長を示す図。
【符号の説明】
１６０  樹脂コーティング部
１８３  第１のシャッタ
１８４  第２のシャッタ
２６０  樹脂コーティング部
２６１  第１供給口
２６２  第２供給口
【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】
0004000447.tif 000009