特許 6244872 光ファイバの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6244872

(24)【登録日】2017年11月24日

(45)【発行日】2017年12月13日

(54)【発明の名称】光ファイバの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C03C 25/12 20060101AFI20171204BHJP

   C03C 25/24 20060101ALI20171204BHJP

   G02B 6/44 20060101ALI20171204BHJP

【ＦＩ】

   C03C25/02 C

   C03C25/02 B

   G02B6/44 301B

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-257930(P2013-257930)

(22)【出願日】2013年12月13日

(65)【公開番号】特開2015-113266(P2015-113266A)

(43)【公開日】2015年6月22日

【審査請求日】2016年12月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001416

【氏名又は名称】特許業務法人 信栄特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 孝春

(72)【発明者】

【氏名】中崎 万里男

【審査官】 山田 貴之

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−１４４９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−００３５３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２１７８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３４５４７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１１６４３９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０５３７３５７１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５６４０４７０（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０３Ｃ ２５／００

Ｇ０２Ｂ ６／０２− ６／０３６

Ｇ０２Ｂ ６／１０

Ｇ０２Ｂ ６／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光ファイバをダイスに通して紫外線硬化型樹脂を塗布し、紫外線照射装置で前記紫外線硬化型樹脂を硬化させて光ファイバを製造する光ファイバの製造方法であって、
初期線掛け時に、前記ダイスに光ファイバを通した後、前記紫外線照射装置を通過する前に前記光ファイバの先端に錘を付け、前記紫外線照射装置内を通過させる、光ファイバの製造方法。

【請求項2】

前記錘の落下速度を０．３ｍ／ｓｅｃ以上１．０ｍ／ｓｅｃ以下の範囲とする、請求項１に記載の光ファイバの製造方法。

【請求項3】

前記光ファイバに前記紫外線硬化型樹脂を塗布して初期線掛けを行う場合は、塗布しない場合に対して、前記錘の重さを変える、請求項１または請求項２に記載の光ファイバの製造方法。

【請求項4】

前記錘の少なくとも下方先端部がフッ素系樹脂である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光ファイバの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光ファイバの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

光ファイバの製造における一工程である線引工程では、光ファイバ用プリフォームを溶融して裸光ファイバを紡糸する。そして、冷却した裸光ファイバに対して樹脂被覆用ダイスにより紫外線硬化型樹脂を被覆し、ＵＶ炉（紫外線照射装置）で紫外線照射を行なって紫外線硬化型樹脂を硬化させる。紫外線硬化型樹脂の被覆が施された光ファイバ素線は、ガイドローラを経由してキャプスタンホイールとキャプスタンベルト間に導かれ、紡糸速度が制御されて、巻取り装置によりボビンに巻取られる（例えば、特許文献１、２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４−３５９５１３号公報

【特許文献2】特開平７−３１５８８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような光ファイバの線引工程、或いは着色・オーバーコート工程において、最初に手作業でキャプスタンまで線掛けする必要があるが（初期線掛け）、この際にも、光ファイバに樹脂を塗布し、ＵＶ炉で樹脂を硬化させる場合がある。

【0005】

ところが、ＵＶ炉に光ファイバを通し、キャプスタンまで線掛けする初期線掛け時に、ＵＶ炉内のパージガスや室内空調の風や光ファイバの曲がりなどの影響で、光ファイバに未硬化の樹脂が塗布された状態でＵＶ炉内の石英管の内面に接触することがある。このとき、石英管の内面に未硬化の樹脂が付着したりすると、ＵＶ炉の熱でその樹脂が焦げるなどして、ＵＶランプから光ファイバへの紫外線の照射を妨げたり、製品（光ファイバ）への異物付着の要因となる。

【0006】

また、ガラスは軽く、帯電しやすいので、静電気の影響などを受けやすい。このため、線引工程の初期線掛け時に、特に裸光ファイバの状態で（樹脂を塗布せずに）ＵＶ炉内に線掛けする場合は、ＵＶ炉の石英管内の静電気などの影響もあり、裸光ファイバが石英管の内面に付着してうまく通過しない場合がある。また、裸光ファイバの残線が石英管の内面に残った場合は、残線が製品に接触し、被覆の外観不良などの要因となる。
また、初期線掛け時に、光ファイバをＵＶ炉の石英管の内面に接触させないようにするためには、石英管内に手で光ファイバを少しずつ送る作業が必要になり、作業性も悪い。

【0007】

そこで、本発明の目的は、光ファイバの線引工程、或いは着色・オーバーコート工程において、初期線掛け時に、光ファイバを紫外線照射装置内の石英管の内面に接触させずに、作業性よく線通しすることができる、光ファイバの製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決することのできる本発明の光ファイバの製造方法は、光ファイバをダイスに通して紫外線硬化型樹脂を塗布し、紫外線照射装置で前記紫外線硬化型樹脂を硬化させて光ファイバを製造する光ファイバの製造方法であって、
初期線掛け時に、前記ダイスに光ファイバを通した後、前記光ファイバの先端に錘を付け、前記紫外線照射装置内を通過させる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、光ファイバの線引工程、或いは着色・オーバーコート工程において、初期線掛け時に、光ファイバを紫外線照射装置内の石英管の内面に接触させずに、作業性よく線通しすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係る光ファイバの製造方法で使用する線引装置の一例を示す概略構成図である。

【図2】図１の線引装置における紫外線照射装置の一例の概略構成図である。

【図3】本発明の実施形態に係る光ファイバの製造方法で使用する錘の一例を示す図である。

【図4】図３の錘を光ファイバの先端に耐熱テープで巻きつけた状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［本願発明の実施形態の説明］
本願発明の実施形態に係る光ファイバの製造方法は、
（１） 光ファイバをダイスに通して紫外線硬化型樹脂を塗布し、紫外線照射装置で前記紫外線硬化型樹脂を硬化させて光ファイバを製造する光ファイバの製造方法であって、
初期線掛け時に、前記ダイスに光ファイバを通した後、前記光ファイバの先端に錘を付け、前記紫外線照射装置内を通過させる。
初期線掛け時に光ファイバの先端に錘を付けて紫外線照射装置内を通過させることにより、光ファイバが線振れすることなく、紫外線照射装置の石英管の中心に光ファイバを通過させることができる。これにより、未硬化の樹脂が石英管の内面に付着したり、光ファイバの残線が石英管内に残ったりすること無く線掛けできる。スムースに紫外線照射装置の石英管内を線通しできるので、作業性も向上する。

【0012】

（２） 前記錘の落下速度を０．３ｍ／ｓｅｃ以上１．０ｍ／ｓｅｃ以下の範囲とする。
落下速度が０．３ｍ／ｓｅｃ以上１．０ｍ／ｓｅｃ以下の範囲となるように錘の重さが調整されているので、光ファイバが紫外線照射装置の石英管を通過する際に、落下速度が遅すぎて紫外線照射装置内で光ファイバが焦げたり、逆に速く落下しすぎて、作業者が続けてキャプスタンまで線掛けすることができず（錘が落下してから拾うまでの時間が掛かる）、紫外線照射装置内に同一箇所の光ファイバが留まることにより光ファイバが焦げたりすることが無い。また、錘が軽すぎないので、錘の効果が十分にあり（途中で止まったり、光ファイバが揺れて石英管の内面に接触することがない）、かつ、錘が重すぎないので、例えば紫外線照射装置の直下にあるガイドローラ等に錘が当たってこれを傷つけたり、石英管の内面を傷つけたりする可能性が低い。

【0013】

（３） 前記光ファイバに前記紫外線硬化型樹脂を塗布して初期線掛けを行う場合は、塗布しない場合に対して、前記錘の重さを変える。
初期線掛け時に光ファイバに紫外線硬化型樹脂を塗布しない場合と塗布する場合とで、ダイスを通過する光ファイバに対する抵抗が異なる。錘の重さを変えることで、塗布しない場合および塗布する場合のそれぞれに適した落下速度で、紫外線照射装置の石英管内を線通しできる。

【0014】

（４） 前記錘の少なくとも下方先端部がフッ素系樹脂である。
錘の下方先端部が比較的柔らかく、かつ耐熱性のある素材であるフッ素系樹脂であるので、例えば紫外線照射装置の直下にあるガイドローラ等に錘が当たったとしても、ガイドローラ等を傷つける虞がない。また、錘の下方先端部が紫外線照射装置の石英管の内面に当たったとしても、石英管内面を傷つける虞がない。また、錘の下方先端部は耐熱性があるので、紫外線の照射により高温になっても、溶融したりすることがない。

【0015】

［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る光ファイバの製造方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。
なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0016】

図１は、本発明の実施形態に係る光ファイバの製造方法で使用する線引装置の一例を示す概略構成図である。
線引装置１は、線引炉２、冷却器３、ダイス４、紫外線照射装置５、ガイドローラ６、キャプスタン装置７、巻取ボビン８を備えている。

【0017】

線引炉２は、光ファイバ用プリフォーム９を加熱溶融し、光ファイバ１０を紡糸する。冷却器３は、紡糸された光ファイバ１０が通過する際に光ファイバ１０を冷却する。ダイス４は紫外線硬化型樹脂を貯えており、光ファイバ１０がダイス４を通過することにより、光ファイバ１０の外周に紫外線硬化型樹脂が塗布される。

【0018】

紫外線照射装置５は、光ファイバ１０が通過する間に、紫外線を照射することで、光ファイバ１０に塗布された紫外線硬化型樹脂を硬化させる。
ガイドローラ６は、紫外線照射装置５を通過した光ファイバ１０の方向を変えて、キャプスタン装置７に向けて光ファイバ１０をガイドする。キャプスタン装置７は、光ファイバ１０をキャプスタンホイール７ａとキャプスタンベルト７ｂとの間に把持し、光ファイバ１０を巻取ボビン８に送る。巻取ボビン８は、送られてきた光ファイバ１０を巻き取る。

【0019】

次に、上記紫外線照射装置５について、図２を参照して説明する。
図２に示すように、紫外線照射装置５は、石英管５１、紫外線光源５２、不活性ガスパージ部５３を備えている。
石英管５１は、例えば円筒状の管であり、光ファイバ１０はその内部を通過する。石英管５１の外側には、石英管５１を通過する光ファイバ１０に対して紫外線を照射する紫外線光源５２が設けられている。なお、紫外線硬化型樹脂は一般に酸素の存在下で硬化させると、酸素により硬化反応が阻害され、硬化不十分となる。このため、石英管５１中に窒素等の不活性ガスをパージするための不活性ガスパージ部５３が設けられており、酸素のない状態で紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂を硬化させる。

【0020】

［光ファイバの製造方法］
次に、本発明の実施形態に係る光ファイバの製造方法について、図１〜図４を参照しつつ説明する。
まず、図１に示す線引装置１を使用した線引工程において本発明を適用する場合について、以下に説明する。
光ファイバ１０を製造する線引工程では、光ファイバ用プリフォーム９を溶融して光ファイバ１０を紡糸するが、最初にキャプスタン装置７まで線掛けする際は、光ファイバ用プリフォーム９の先端部を溶融してガラス塊を落下させ、その先端を細径にし、ダイス４に通して紫外線硬化型樹脂を塗布した後、キャプスタン装置７まで光ファイバ１０の先端を線掛けする必要がある。この一連の作業を初期線掛けと称する。

【0021】

線引工程における初期線掛けでは、細径にした光ファイバ１０をダイス４に通過させた後、光ファイバ１０の先端を作業者が手で把持するなどして、紫外線照射装置５の上部端から、石英管５１内に挿入し線通しする。

【0022】

そして、紫外線照射装置５の下部端から出てきた光ファイバ１０の先端を、作業者が、紫外線照射装置５の直下に設置されたガイドローラ６に掛け、さらに光ファイバ１０の先端をキャプスタン装置７のキャプスタンホイール７ａとキャプスタンベルト７ｂとの間を通し、巻取ボビン８に巻き取らせる。

【0023】

以上のような初期線掛け後、線引炉２は光ファイバ１０の紡糸を続け、紡糸された光ファイバ１０は、冷却器３を通過して冷却された後、ダイス４を通過して紫外線硬化型樹脂が塗布される。ダイス４を通過した光ファイバ１０は、紫外線照射装置５（の石英管５１）内を通過して紫外線硬化型樹脂が硬化する。紫外線照射装置５を通過した光ファイバ１０は、ガイドローラ６によって方向を変えられた後、キャプスタン装置７のキャプスタンホイール７ａとキャプスタンベルト７ｂとの間に把持された状態で引っ張られ、巻取ボビン８に巻き取られていく。
以上のようにして、線引きされて、紫外線硬化型樹脂で被覆された光ファイバ１０を定常的に製造する。

【0024】

ところが、従来の一般的な初期線掛けの方法では、以下のような課題がある。
紫外線照射装置５の石英管５１内のパージガスや室内空調の風や光ファイバの曲がりなどの影響により、光ファイバ１０に未硬化の紫外線硬化型樹脂が塗布された状態で石英管５１の内面に接触することがあり、その場合、石英管５１の内面に未硬化の紫外線硬化型樹脂が付着する。石英管５１の内面に付着した紫外線硬化型樹脂は、紫外線光源５２の熱で焦げて石英管５１の内面に残るため、紫外線光源５２から光ファイバ１０への紫外線の照射を妨げたり、光ファイバ１０への異物付着の要因となる。

【0025】

また、初期線掛け時に、光ファイバ１０を石英管５１の内面に接触させないようにするためには、石英管５１内に作業者が手で光ファイバ１０を少しずつ送る作業が必要になり、作業性も悪い。

【0026】

本実施形態に係る光ファイバの製造方法では、上記のような従来の一般的な初期線掛けの方法における課題を解決するため、以下のような初期線掛けを行う。
本実施形態に係る線引工程における初期線掛けについて、図１、図３、図４を参照して説明する。

【0027】

本実施形態の初期線掛けでは、光ファイバ１０の先端１０ａをダイス４に通過させた後、光ファイバ１０の先端１０ａに、錘１１を取り付ける（図３および図４参照）。

【0028】

図３に示すように、例えば錘１１は、光ファイバ固定部１２と、下方先端部１３とを備えている。この錘１１は、例えば円柱状の金属からなる光ファイバ固定部１２に、フッ素系樹脂（例えば、テフロン（登録商標））で形成された下方先端部１３を取り付けた構成となっている。

【0029】

錘１１を光ファイバ１０に取り付ける方法としては、例えば図４に示すように、錘１１の円柱状の光ファイバ固定部１２に対して、光ファイバ１０の先端１０ａ近傍を沿わせてその上から耐熱テープ１４を巻くことにより固定させる。上記のようにして、光ファイバ１０の先端１０ａに錘１１を取り付けて、紫外線照射装置５の上部端から、錘１１を石英管５１内に落下させて、光ファイバ１０を線通しさせる。

【0030】

次に、紫外線照射装置５の下部端から出てきた光ファイバ１０の先端１０ａから錘１１を外す。そして、光ファイバ１０の先端１０ａを紫外線照射装置５の直下に設置されたガイドローラ６に掛け、さらに光ファイバ１０の先端１０ａをキャプスタン装置７のキャプスタンホイール７ａとキャプスタンベルト７ｂとの間を通し、巻取ボビン８に巻き取らせる。

【0031】

以上のような本実施形態の初期線掛けは、線引工程に限らず、着色・オーバーコート工程でも採用できる。

【0032】

なお、線引工程および着色・オーバーコート工程における初期線掛けでは、いずれの工程においても、光ファイバ１０に紫外線硬化型樹脂を塗布して初期線掛け行う場合と、塗布しないで初期線掛けを行う場合とがある。
本実施形態の上記の錘１１を使用した初期線掛けでは、いずれの工程および場合においても良好に初期線掛けすることができる。

【0033】

特に、線引工程において光ファイバ１０に紫外線硬化型樹脂を塗布しないで初期線掛けを行う場合は、光ファイバ１０が裸ガラス状態であるため、静電気などの影響により石英管５１の内面に付着してうまく通過しなかったり、光ファイバ１０（裸光ファイバ）の残線が石英管５１の内面に残ったりする虞がある。このような場合対しても、本実施形態の錘１１を使用した初期線掛けによる方法では、良好に初期線掛けすることができる。

【0034】

以上詳述した、本願発明の実施形態に係る光ファイバの製造方法は、初期線掛け時に、ダイス４に光ファイバ１０を通した後、光ファイバ１０の先端１０ａに錘１１を付け、紫外線照射装置５内を通過させるので、紫外線照射装置５内のパージガスや室内空調の風や光ファイバ１０の曲がりなどの影響で線振れすることなく、紫外線照射装置５の石英管５１の中心に光ファイバ１０を通過させることができる。

【0035】

これにより、未硬化の紫外線硬化型樹脂が石英管５１の内面に付着すること無く、あるいは、光ファイバ１０が石英管５１の内面に付着したり、光ファイバ１０の残線が石英管５１内に残ったりすること無く線掛けできる。このように、スムースに紫外線照射装置５の石英管５１内を線通しできるので、作業性も向上する。

【0036】

また、初期線掛け時に、錘１１を付けた光ファイバ１０が紫外線照射装置５内を通過するとき、錘１１の落下速度を０．３ｍ／ｓｅｃ以上１．０ｍ／ｓｅｃ以下の範囲とすることが好ましい。

【0037】

錘１１を付けた光ファイバ１０の落下速度が０．３ｍ／ｓｅｃ以上１．０ｍ／ｓｅｃ以下の範囲となるように錘１１の重さが調整されているので、光ファイバ１０が紫外線照射装置５の石英管５１を通過する際に、落下速度が遅すぎて紫外線照射装置５内で光ファイバ１０が焦げたり、逆に速く落下しすぎて、作業者が続けてキャプスタン装置７まで線掛けすることができず、紫外線照射装置５内に同一箇所の光ファイバ１０が留まることにより光ファイバ１０が焦げたりすることが無い。

【0038】

また、錘１１を付けた光ファイバ１０の落下速度が０．３ｍ／ｓｅｃ以上となるように錘１１の重さが調整されているので、錘１１が軽すぎず、錘１１の効果が十分にある（途中で止まったり、光ファイバ１０が揺れて石英管５１の内面に接触することがない）。また、落下速度が１．０ｍ／ｓｅｃ以下となるように錘１１の重さが調整されているので、錘１１が重すぎず、紫外線照射装置５の直下にあるガイドローラ６に当たったとしてもこれを傷つけたり、石英管５１の内面を傷つけたりする可能性が低い。

【0039】

また、紫外線硬化型樹脂を塗布して光ファイバ１０を初期線掛けする場合と、光ファイバ１０に紫外線硬化型樹脂を塗布しない場合とでは、錘１１の重さを変えるようにするとよい。

【0040】

初期線掛け時に光ファイバ１０に紫外線硬化型樹脂を塗布しない場合と塗布する場合とで、ダイス４を通過する光ファイバ１０に対する抵抗が異なる。錘１１の重さを変えることで、塗布しない場合および塗布する場合のそれぞれに適した落下速度で、紫外線照射装置５の石英管５１内を線通しできる。

【0041】

また、錘１１の少なくとも下方先端部１３がフッ素系樹脂とすることが好ましい。錘１１の下方先端部１３が比較的柔らかく、かつ耐熱性のある素材であるフッ素系樹脂であるので、紫外線照射装置５の直下にあるガイドローラ６に、錘１１の下方先端部１３が当たったとしてもガイドローラ６を傷つける虞がない。また、錘１１の下方先端部１３が紫外線照射装置５の石英管５１の内面に当たったとしても、石英管５１の内面を傷つける虞がない。また、耐熱性があるので、紫外線の照射により高温になっても、溶融したりすることがない。

【符号の説明】

【0042】

１ 線引装置
２ 線引炉
３ 冷却器
４ ダイス
５ 紫外線照射装置
５１ 石英管
５２ 紫外線光源
５３ 不活性ガスパージ部
６ ガイドローラ
７ キャプスタン装置
７ａ キャプスタンホイール
７ｂ キャプスタンベルト
８ 巻取ボビン
９ 光ファイバ用プリフォーム
１０ 光ファイバ
１０ａ 先端
１１ 錘
１２ 光ファイバ固定部
１３ 下方先端部
１４ 耐熱テープ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】