特許 6457579 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】6457579

(24)【登録日】2018年12月28日

(45)【発行日】2019年1月23日

(54)【発明の名称】光ファイバの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C03B 37/035 20060101AFI20190110BHJP

   C03C 25/12 20060101ALI20190110BHJP

   G02B 6/44 20060101ALI20190110BHJP

   G02B 6/02 20060101ALI20190110BHJP

【ＦＩ】

   C03B37/035

   C03C25/12

   G02B6/44 301B

   G02B6/02 356A

   G02B6/44 331

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-77688(P2017-77688)

(22)【出願日】2017年4月10日

(65)【公開番号】特開2018-177574(P2018-177574A)

(43)【公開日】2018年11月15日

【審査請求日】2017年11月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005186

【氏名又は名称】株式会社フジクラ

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100126882

【弁理士】

【氏名又は名称】五十嵐 光永

(74)【代理人】

【識別番号】100160093

【弁理士】

【氏名又は名称】小室 敏雄

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(72)【発明者】

【氏名】石田 格

【審査官】 小野 久子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０８３５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５２３３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０８２５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１２４７２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０３Ｂ ３７／０３５

Ｃ０３Ｃ ２５／１２

Ｇ０２Ｂ ６／０２

Ｇ０２Ｂ ６／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光ファイバ母材を溶融紡糸して光ファイバ裸線を形成する紡糸工程と、
前記光ファイバ裸線を冷却する第１冷却工程と、
前記光ファイバ裸線の外周に樹脂前駆体を含む未硬化被覆層を設けるコーティング工程と、
前記未硬化被覆層を硬化させる第１硬化工程および第２硬化工程と、
前記第１硬化工程と前記第２硬化工程との間で、非接触式方向変換器によって半硬化被覆層を冷却する第２冷却工程と、
を有する光ファイバの製造方法。

【請求項2】

前記第１硬化工程では、前記半硬化被覆層の硬化度が０．２５以上となるまで前記未硬化被覆層を硬化させる、請求項１に記載の光ファイバの製造方法。

【請求項3】

前記半硬化被覆層は、ラジカル重合を起こして硬化するラジカル硬化性の樹脂であり、
前記第２冷却工程において、前記非接触式方向変換器が前記半硬化被覆層に吹き付けるガスの酸素濃度が１０％以下である、請求項１または２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】

従来から、光ファイバ母材を溶融紡糸して光ファイバ裸線を形成する紡糸工程と、光ファイバ裸線の外周に樹脂からなる未硬化の被覆層（以下、単に未硬化被覆層という）を設けるコーティング工程と、未硬化被覆層を硬化させる硬化工程と、を有する光ファイバの製造方法が知られている。
このような製造方法において、光ファイバの生産能力を高めるためには、線引き線速を高速化させることが必要である。しかしながら、線引き線速を高速化させると、光ファイバが一つの冷却装置若しくは被覆硬化装置などを通過する時間が短くなるため、これらの装置の設置数を増やす必要が生じる。

【0003】

さらに、光ファイバ素線の重要な特性の一つである伝送損失は、溶融炉から引き出された高温の光ファイバ裸線を、除冷炉によってゆっくりと冷却することで低減できる。このため、伝送損失が増大するのを抑えつつ線引き速度を高速化させるためには、徐冷炉の数も増やす必要がある。
ここで、徐冷炉には、被覆層が設けられる前の傷つきやすい光ファイバ裸線が通されている。また、被覆硬化装置には、液状の未硬化被覆層を有する光ファイバ素線が通されている。これらの状態の光ファイバを、方向変換のためのプーリ等に接触させると、光ファイバの強度の低下や被覆層の変形の要因となるため、各装置は光ファイバ母材の溶融炉から下方に向けて直線上に配置する必要があった。

【0004】

以上のように、光ファイバの生産能力を高めるためは、溶融炉から下方に向けて直線上に配置される各装置を増やす必要があるが、高さ方向のスペースが限られる既存の工場建屋内では、このように各装置を増やすことが困難であり、線引き速度の制限をもたらしていた。
この制限を打破する技術として、下記特許文献１では、非接触式方向変換器を開示している。非接触式方向変換器は、その構成部材を光ファイバに接触させることなく、光ファイバの進行方向を変換させることが可能である。非接触式方向変換器を用いることで、未硬化被覆層が形成される前や未硬化被覆層が完全に硬化する前であっても光ファイバの進行方向を変換できるため、各装置を自由に配置することが可能となり、高さ方向のスペースの制限がある場所でも線引き速度の高速化を図ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５８５１６３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、光ファイバの被覆層としては、高速で硬化させることができる紫外線硬化型樹脂が一般的に用いられている。被覆層として紫外線硬化型樹脂を用いる場合、被覆硬化装置として紫外線ランプやＵＶ−ＬＥＤなどが採用される。ここで、紫外線硬化型樹脂を硬化させる際に、この樹脂の硬化時の温度が、硬化度合や硬化後の樹脂の分子量を決める要因となることが知られている。例えば硬化時の温度が高すぎると、硬化が不十分となる場合や、硬化後の樹脂の分子量が小さいためにヤング率などの特性が悪化する場合がある。特に、線引き速度が高速化されるほど、光ファイバ裸線若しくは未硬化被覆層の冷却に充てられる時間が短くなるため、この問題が生じやすくなる。また、光ファイバ裸線に被覆層となる樹脂材料を安定してコーティングするため、この樹脂材料の粘度を低下させることを目的として樹脂材料の温度を高くする場合があることや、紫外線ランプなどが発する熱を受けることについても、未硬化被覆層の温度を上げる要因となる。

【0007】

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、光ファイバの線引き速度を高速化しつつ、所望の状態の被覆層を有する光ファイバを製造可能な光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明の第１態様に係る光ファイバの製造方法は、光ファイバ母材を溶融紡糸して光ファイバ裸線を形成する紡糸工程と、前記光ファイバ裸線を冷却する第１冷却工程と、前記光ファイバ裸線の外周に樹脂前駆体を含む未硬化被覆層を設けるコーティング工程と、前記未硬化被覆層を硬化させる第１硬化工程および第２硬化工程と、前記第１硬化工程と前記第２硬化工程との間で、非接触式方向変換器によって半硬化被覆層を冷却する第２冷却工程と、を有する。

【0009】

上記態様に係る光ファイバの製造方法によれば、第１硬化工程と第２硬化工程との間で未硬化被覆層を冷却する第２冷却工程を有しているため、第１硬化工程で未硬化被覆層の温度が高まったとしても、第２冷却工程でこの温度を下げることができる。この構成により、第２硬化工程において、未硬化被覆層の温度が高いままこの未硬化被覆層が硬化するのを防ぎ、硬化後の被覆層を所望の状態とすることが可能となる。
さらに、上記第２冷却工程は非接触式方向変換器によって未硬化被覆層を冷却するものである。非接触式方向変換器は、ガスを光ファイバに吹き付けるものであるため冷却能力が高く、短時間で確実に未硬化被覆層を冷却することが可能であり、線引き速度を高速化することができる。また、非接触式方向変換器によって、例えば光ファイバの進行方向を上下方向から水平方向に変換することで、装置全体のサイズが高さ方向に大きくなるのを防ぎつつ、未硬化被覆層が方向変換器の構成部材に接触して変形してしまうことも防ぐことができる。

【0010】

ここで、前記第１硬化工程では、前記半硬化被覆層の硬化度が０．２５以上となるまで前記未硬化被覆層を硬化させてもよい。

【0011】

非接触式方向変換器によって被覆層を冷却する第２冷却工程において、未硬化被覆層にガスを吹き付けると、このガスの圧力によって未硬化被覆層が変形してしまうおそれがある。そこで、未硬化被覆層の硬化度が所定の数値以上となるまで、第１硬化工程で未硬化被覆層を硬化させることで、上記したような被覆層の変形を防止することが可能となる。

【0012】

また、前記第２冷却工程において、前記非接触式方向変換器が前記半硬化被覆層に吹き付けるガスの酸素濃度が１０％以下であってもよい。

【0013】

被覆層がラジカル硬化性の紫外線硬化型樹脂である場合、未硬化被覆層に吹き付けられるガスの酸素濃度が高いと、酸素阻害による硬化不良が生じる場合がある。そこで、第２冷却工程で未硬化被覆層に吹き付けられるガスの酸素濃度を所定の数値以下とすることで、このような硬化不良が生じるのを防止し、未硬化被覆層をより確実に硬化させることができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明の上記態様によれば、光ファイバの線引き速度を高速化しつつ、所望の状態の被覆層を有する光ファイバを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１実施形態に係る光ファイバ製造装置の概略構成を示す図である。

【図2】第２実施形態に係る光ファイバ製造装置の概略構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

（第１実施形態）
以下、第１実施形態に係る光ファイバの製造装置の構成を、図１を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため縮尺を適宜変更している。
図１に示すように、光ファイバの製造装置１Ａは、紡糸部１０と、第１冷却部１３と、コーティング部３０と、第１硬化部４０Ａと、非接触式方向変換器２０Ａ〜２０Ｃと、第２硬化部４０Ｂと、外径測定部５０と、方向変換器２０Ｄと、巻き取り手段９０と、を備えており、各部が上からこの順に配置されている。

【0017】

紡糸部１０は、光ファイバ母材を溶融させる溶融炉などから構成されている。紡糸部１０は、光ファイバ裸線３を形成する。

【0018】

第１冷却部１３は、除冷炉１１および冷却器１２により構成されている。除冷炉１１は、紡糸部１０の溶融炉から引き出された高温の光ファイバ裸線３を、徐々に冷却するための装置である。除冷炉１１によって光ファイバ裸線３をゆっくりと冷却することで、光ファイバの伝送損失を低減することができる。冷却器１２としては、冷却筒などを採用することができる。冷却筒とは、水冷した筒の空洞部にガスを導入し、その空洞部にファイバを通過させることでファイバを冷却するものである。空洞部に導入するガスとしては、ヘリウム、窒素、二酸化炭素、もしくはこれらの混合ガスが挙げられる。例えば、ヘリウムおよび窒素の混合ガスを空洞部に導入する場合、ヘリウムと窒素との熱伝達率の違いから、これらの混合比を変えることで、冷却筒を出た光ファイバ裸線３の温度を調整することが可能である。

【0019】

コーティング部３０は、ダイコーティングなどによって、光ファイバ裸線３の外周に、樹脂前駆体を含む流動性のある材料（以下、単に樹脂材料という）を塗布（コーティング）して未硬化被覆層を形成する。なお、本実施形態では、第１硬化部４０Ａを通過前の状態における被覆層を「未硬化被覆層」といい、第１硬化部４０Ａを通過後、第２硬化部４０Ｂを通過前の状態における被覆層を「半硬化被覆層」という。また、これら硬化部４０Ａ、４０Ｂの通過の前後を問わない場合は単に「被覆層」という。
樹脂材料のコーティングは、例えば２層コーティングであり、内側にヤング率の低い一次被覆層用の樹脂材料を塗布し、外側にヤング率の高い二次被覆層用の樹脂材料が塗布される。被覆層としては、例えばウレタンアクリレート系の樹脂などの紫外線硬化型樹脂を用いることができる。なお、コーティング部３０は、一次被覆層と二次被覆層とを別々に塗布する構成であってもよいし、一次被覆層と二次被覆層とを同時に塗布する構成であってもよい。なお、本実施形態では、光ファイバ裸線３の外周に被覆層が設けられた状態のものを光ファイバ素線という。

【0020】

なお、安定したコーティングを実現するために、コーティング部３０で光ファイバ裸線３に塗布される樹脂材料の粘度は、ある程度低い必要があり、樹脂材料の粘度はその温度を上げることで低下させることができる。従って、コーティング部３０で塗布される樹脂材料の温度は予め上げられており、このことが、未硬化被覆層の温度が高くなる要因の１つとなる。特に、常温時の樹脂材料の粘度が高いほど、コーティング部３０で塗布される際の樹脂材料の温度を高くする必要がある。

【0021】

被覆層が紫外線硬化型樹脂からなる場合、第１硬化部４０Ａとしては、紫外線照射ランプまたはＵＶ−ＬＥＤなど、およびこれらを組み合わせた硬化装置を用いることができる。第１硬化部４０Ａとして配置する硬化装置の数は、これらの硬化装置を通過した被覆層の硬化度Ｋを指標として定めるのがよい。なお、本実施形態における硬化度Ｋは、後述するゲル分率を用いて定義される。

【0022】

非接触式方向変換器２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、第１硬化部４０Ａの下流側に、この順に配置されている。各非接触式方向変換器２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、光ファイバ素線の進行方向をそれぞれ９０°、１８０°、９０°変換する。例えば非接触式方向変換器２０Ａは、光ファイバ素線の進行方向を、下方向から水平方向へと約９０°変換している。なお、これら非接触式方向変換器の設置数、設置位置、方向変換の角度などは適宜変更してもよい。

【0023】

非接触式方向変換器２０Ａ〜２０Ｃは、光ファイバ裸線３若しくは光ファイバ素線を案内するガイド溝を有し、このガイド溝内には、ガイド溝に沿って配線されたこれら光ファイバを浮揚させる流体（ガス）の吹き出し口が形成されている。非接触式方向変換器２０Ａ〜２０Ｃは、吹き出し口から空気やＨｅ等のガスを光ファイバに吹き付けることで、その構成部材を光ファイバ素線に接触させることなく、光ファイバを浮上させることが可能である。本実施形態における非接触式方向変換器の構成は、特許第５８５１６３６号公報に記載されているものと同様であるため、詳細な説明を省略する。

【0024】

光ファイバ素線に吹き付けるガスとして空気を用いる場合、光ファイバ素線を浮上させるのに必要となるガス量は、例えば１００〜２００Ｌ／ｍｉｎ程度である。なお、このガス量は、ガスの吹き出し口の幅などによって適宜変更される。このガス量を調整することで、光ファイバ素線の浮上量、すなわち光ファイバ素線の各構成部材に対する通過位置を調整することができる。

【0025】

光ファイバ素線の通過位置が大きく変わると、この光ファイバ素線が各構成部材に接触してしまい、光ファイバの強度を低下させる要因となる。また、第１硬化部４０Ａ若しくは第２硬化部４０Ｂとして用いられる硬化装置がＵＶ−ＬＥＤである場合、ＵＶ−ＬＥＤの照射光には指向性があるため、紫外線を照射できる範囲が比較的小さい。従って、未硬化被覆層若しくは半硬化被覆層に紫外線を確実に照射するために、光ファイバ素線の通過位置をより厳しく管理する必要が生じる。そこで、非接触式方向変換器２０Ａ〜２０Ｃの下流側には不図示の位置センサが配置されており、この位置センサが光ファイバ素線の位置を計測する。この計測結果に基づいて、光ファイバ素線の位置が適切な位置となるように、非接触式方向変換器２０Ａ〜２０Ｃが光ファイバ素線に吹き付けるガス量が調整される。

【0026】

また、被覆層が、ラジカル重合を起こして硬化するラジカル硬化性の紫外線硬化型樹脂である場合、光ファイバ素線に吹き付けられるガスの酸素濃度が高いと、酸素阻害による硬化不良が生じる。このため、非接触式方向変換器２０Ａ〜２０Ｃが光ファイバ素線に吹付けるガスの酸素濃度は適正な値に管理される必要がある。例えばガスとして空気を用いる場合には、この空気に含まれる窒素などの酸素以外の気体の含有率を増減させることで、ガスの酸素濃度を調整することができる。

【0027】

ところで、光ファイバ素線にガスを吹き付けると、このガスによって被覆層を冷却することができる。本実施形態における非接触式方向変換器２０Ａ〜２０Ｃは、この冷却能力に着目して第１硬化部４０Ａと第２硬化部４０Ｂとの間に配置されている。すなわち、非接触式方向変換器２０Ａ〜２０Ｃは、第１硬化部４０Ａと第２硬化部４０Ｂとの間で半硬化被覆層を冷却する第２冷却部１４を構成している。

【0028】

次に、上記のように構成された製造装置１Ａを用いた光ファイバの製造方法について説明する。

【0029】

まず、紡糸部１０において、光ファイバ母材を溶融紡糸して光ファイバ裸線３を形成する（紡糸工程）。
次に、光ファイバの伝送損失を小さく抑えるために除冷炉１１において光ファイバ裸線３を徐々に冷却した上で、冷却器１２によって、所定の温度まで光ファイバ裸線３を冷却する（第１冷却工程）。

【0030】

次に、コーティング部３０において、光ファイバ裸線３の外周に樹脂前駆体を含む未硬化被覆層を設けて、光ファイバ素線とする（コーティング工程）。このとき、未硬化被覆層として塗布される樹脂材料は、その粘度を低下させるために、予め温度が上げられている。
次に、第１硬化部４０Ａにおいて、未硬化被覆層を硬化させて半硬化被覆層とする（第１硬化工程）。なお、第１硬化部４０Ａを出た光ファイバ素線の半硬化被覆層は、硬化装置が発する熱などによってさらに昇温している。

【0031】

次に、非接触式方向変換器２０Ａ〜２０Ｃからなる第２冷却部１４によって、光ファイバ素線の進行方向を変換しつつ、半硬化被覆層を冷却する（第２冷却工程）。
次に、第２硬化部４０Ｂにおいて、半硬化被覆層をさらに硬化させる（第２硬化工程）。
次に、外径測定部５０において、光ファイバ素線の外径を測定する。
そして、方向変換器２０Ｄによって光ファイバ素線の進行方向を略水平方向に変換させ、巻き取り手段９０によってこの光ファイバ素線を巻き取る。なお、第２硬化部４０Ｂを通過した光ファイバ素線の被覆層は既に硬化しているため、方向変換器２０Ｄとしては接触式のプーリなどの方向変換器を用いることができる。

【0032】

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態について説明するが、第１実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
本実施形態では、第２冷却部１４の構成および第２硬化部４０Ｂの配置が第１実施形態と異なる。

【0033】

図２に示すように、本実施形態の光ファイバの製造装置１Ｂは、第２冷却部１４が、この製造装置１Ｂの最下部に配置されている。この第２冷却部１４は、１つの非接触式方向変換器２０Ｄにより構成されている。非接触式方向変換器２０Ｄは、光ファイバ素線の進行方向を、下方向から水平方向へと約９０°変換している。
本実施形態によれば、第２冷却部１４、第２硬化部４０Ｂおよび外径測定部５０が製造装置１Ｂの最下部に配置されているため、第１実施形態と比較して製造装置全体の上下方向のサイズを抑えることができる。

【0034】

（実施例）
以下、具体的な実施例を用いて、本実施形態の光ファイバの製造方法をより詳細に説明する。

【0035】

実施例１として、図１に示す製造装置１Ａで光ファイバ素線を製造した。光ファイバ裸線３の外径は１２５μｍ、光ファイバ素線の外径は２５０μｍとし、被覆層として２層の紫外線硬化型樹脂（ウレタンアクリレート）を採用した。線引き速度は５０ｍ／ｓｅｃとした。第１硬化部４０Ａとして紫外線照射ランプを２灯設置した。第２冷却部１４として、３つの非接触式方向変換器２０Ａ（９０°変換）、２０Ｂ（１８０°変換）、２０Ｃ（９０°変換）を設置した。これら非接触式方向変換器２０Ａ〜２０Ｃが光ファイバ素線に吹き付けるガスは、酸素濃度を１０％に調整した空気である。第２硬化部４０Ｂとして、紫外線照射ランプを４灯設置した。
これにより得られた光ファイバ素線の被覆層は硬化しており、被覆層の特性も良好であった。第１硬化部４０Ａを通過後の半硬化被覆層の硬化度はＫ＝０．２５であった。

【0036】

ここで、本実施例におけるゲル分率および硬化度Ｋの定義について説明する。ゲル分率は、下記の方法により算出した。まず、光ファイバ素線を試料としてソックスレー抽出装置に入れ、抽出溶剤としてメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を用い、温度９０℃，時間２４０分の条件によってソックスレー抽出を行った。その後、温度６０℃、時間２４０分の条件で乾燥させた。そして、この抽出後の不溶分の乾燥重量を抽出前の試料の重量で除すことで、ゲル分率を算出した。なお、抽出時の温度はＭＥＫの沸点以上の温度であればよく、溶出分の抽出が飽和する温度、時間であればよい。また、乾燥時の温度、時間についても、乾燥重量が飽和していればよい。

【0037】

上記ゲル分率は、被覆層へのＵＶ照射量の増大に伴って上昇し、あるＵＶ照射量で飽和する。ＵＶ照射量とは、１つのＵＶ照射装置からのＵＶ照度（ｍＷ／ｃｍ２）に照射時間（秒）を掛けた値である。さらに、光ファイバの製造装置における上記照射時間は、ＵＶ照射装置内を光ファイバ素線が通過する距離（ｍ）を、線引き速度（ｍ／ｓｅｃ）で割った値で定義される。すなわち、ＵＶ照射量とゲル分率との関係は、線引き速度、ＵＶ照射装置の数、またはＵＶ照度を変えて複数のサンプルを作製し、それぞれのサンプルのゲル分率を評価することで得られる。

【0038】

ここで、ゲル分率が飽和するＵＶ照射量の下限値をＷ１とし、そのときの飽和ゲル分率をＧ１とする。次に、Ｗ１の１０分の１のＵＶ照射量（Ｗ２）でサンプルを作製し、これにより得られたゲル分率をＧ２とする。さらに、評価対象であるサンプルのゲル分率をＧ３とするとき、この評価対象のサンプルの硬化度Ｋは、下記数式（１）により定義される。
Ｋ＝（Ｇ３−Ｇ２）/（Ｇ１−Ｇ２）…（１）

【0039】

実施例２として、図２に示す製造装置１Ｂで光ファイバ素線を製造した。第１硬化部４０Ａとして紫外線照射ランプを１灯設置した。第２冷却部１４として、１つの非接触式方向変換器２０Ｄ（９０°変換）を使用した。第２硬化部４０Ｂとして、紫外線照射ランプを２灯設置した。その他の構成は実施例１と同様である。本実施例では、線引き速度１０ｍ／ｓｅｃで光ファイバ素線を線引きした。これにより得られた光ファイバ素線の被覆層は硬化しており、被覆層の特性も良好であった。

【0040】

比較例１として、図１の形態から第２冷却部１４を除いた構成で、線引き速度５０ｍ／ｓｅｃで光ファイバ素線を製造した。これにより得られた光ファイバ素線の被覆層は硬化していたが、被覆層のヤング率が実施例１と比較して約２０%低下していた。これは、第１硬化部４０Ａを通過することで半硬化被覆層が昇温したままの状態で、光ファイバ素線が第２硬化部４０Ｂに進入し、半硬化被覆層の温度が高い状態で硬化したためであると考えられる。すなわち、実施例１よりも温度が高い状態で半硬化被覆層が硬化することで、被覆層であるウレタンアクリレートの分子量が小さくなり、ヤング率が低下したと考えられる。

【0041】

比較例２として、図２の形態から非接触式方向変換器２０Ｄを接触型の方向変換器（プーリ）に変更し、線引き速度１０ｍ／ｓｅｃで光ファイバ素線を製造した。これにより得られた光ファイバ素線の被覆層の断面は変形しており、真円でなかった。これは、第２硬化部４０Ｂを通過する前の、被覆層の硬化が不充分な状態で、光ファイバ素線がプーリに接触したためであると考えられる。

【0042】

比較例３として、図１の形態から、非接触式方向変換器２０Ａ〜２０Ｃの位置を、コーティング部３０と第１硬化部４０Ａとの間に変更した。この構成により得られた光ファイバ素線は、被覆径が長手方向で大きく変動していた。これは、被覆層が未硬化の状態で、非接触式方向変換器２０Ａ〜２０Ｃによるガスが光ファイバ素線に吹き付けられたことにより、ガスの圧力で未硬化被覆層が変形してしまったためであると考えられる。

【0043】

比較例４として、実施例１の構成で、非接触式方向変換器２０Ａ〜２０Ｃが光ファイバ素線に吹き付けるガスを、酸素濃度が２０％の空気とした。これにより得られた光ファイバ素線は、被覆層の硬化が不充分であり、表面がべとついていた。これは、被覆層として採用したウレタンアクリレートがラジカル硬化性の紫外線硬化型樹脂であり、吹き付けられたガスの酸素濃度が高いことで、酸素阻害による硬化不良を生じたためであると考えられる。実施例１のガスの酸素濃度が１０％であり、比較例４のガスの酸素濃度が２０％であることから、非接触式方向変換器２０Ａ〜２０Ｃが光ファイバ素線に吹き付けるガスの酸素濃度は１０％以下であることが好ましい。

【0044】

比較例５として、実施例１の構成から、第１硬化部４０Ａとして用いる紫外線照射ランプを１灯に変更した。なお、線引き速度は５０ｍ／ｓｅｃであり、実施例１と同様である。第１硬化部４０Ａを通過後の半硬化被覆層の硬化度は、Ｋ＝０．２０であった。これにより得られた光ファイバ素線の被覆層の断面形状は真円でなかった。これは、実施例１と比較して、第１硬化部４０Ａとしての紫外線照射ランプの配置数を減少させた結果、被覆層の硬化が不充分な状態で光ファイバ素線に非接触式方向変換器２０Ａ〜２０Ｃのガスが吹き付けられ、被覆層が変形したためであると考えられる。

【0045】

第１硬化部４０Ａを通過後の半硬化被覆層の硬化度Ｋが、実施例１では０．２５であり、比較例５では０．２０であることから、この硬化度Ｋは０．２５以上とすることが望ましい。なお、線引き速度が速くなるほど、１つの硬化装置を光ファイバ素線が通過する時間が短くなり、未硬化被覆層若しくは半硬化被覆層に吸収される紫外線量が小さくなる。従って、線引き速度に合わせて、第１硬化部４０Ａを通過後の半硬化被覆層の硬化度Ｋが０．２５以上となるように、第１硬化部４０Ａとして配置される硬化装置の台数を調整するとよい。

【0046】

比較例６として、実施例１の構成から、非接触式方向変換器２０Ａ〜２０Ｃの位置を、コーティング部３０の前に変更した。すなわち、第１硬化部４０Ａと第２硬化部４０Ｂとの間に、第２冷却部１４を設置していない構成である。線引き速度は、５０ｍ／ｓｅｃとした。これにより得られた光ファイバ素線の被覆層は硬化しているが、被覆層のヤング率が実施例１と比較して約２０%低下していた。これは、光ファイバ裸線３の状態における冷却は充分であったものの、光ファイバ素線が第１硬化部４０Ａを通過することで半硬化被覆層が昇温し、その状態のまま第２硬化部４０Ｂに進入したことで、温度が高い状態で半硬化被覆層が硬化したためであると考えられる。つまり、被覆層を一つの硬化部で一度に硬化させるのではなく、複数の硬化部に分割した上で、これらの硬化部同士の間に冷却部を設けることで、温度が上昇しながら被覆層が硬化してしまうのを抑制することができる。

【0047】

以上説明したように、本実施形態の製造方法によれば、第１硬化工程と第２硬化工程との間で半硬化被覆層を冷却する第２冷却工程を有しているため、第１硬化工程で半硬化被覆層の温度が高まったとしても、第２冷却工程でこの温度を下げることができる。この構成により、第２硬化工程において、半硬化被覆層の温度が高いままこの半硬化被覆層が硬化するのを防ぎ、硬化後の被覆層を所望の状態とすることが可能となる。

【0048】

さらに、第２冷却工程は非接触式方向変換器２０Ａ〜２０Ｃによって半硬化被覆層を冷却するものである。非接触式方向変換器２０Ａ〜２０Ｃは、ガスを光ファイバに吹き付けるものであるため冷却能力が高く、短時間で確実に半硬化被覆層を冷却することが可能であり、線引き速度を高速化することができる。また、非接触式方向変換器２０Ａ〜２０Ｃによって、例えば光ファイバの進行方向を上下方向から水平方向に変換しながら半硬化被覆層を冷却することで、装置全体のサイズが高さ方向に大きくなるのを防ぎつつ、半硬化被覆層が方向変換器の構成部材に接触して変形してしまうことも抑えることができる。

【0049】

また、第１硬化工程において、半硬化被覆層の硬化度Ｋが０．２５以上となるまで、未硬化被覆層を硬化させることで、非接触式方向変換器２０Ａ〜２０Ｃのガスの圧力によって被覆層が変形してしまうのを抑えることができる。

【0050】

また、第２冷却工程において、非接触式方向変換器２０Ａ〜２０Ｃが半硬化被覆層に吹き付けるガスの酸素濃度を１０％以下とすることで、被覆層がラジカル硬化性の紫外線硬化型樹脂であっても、酸素阻害による被覆層の硬化不良が生じるのを抑えることができる。

【0051】

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

【0052】

例えば、前記実施形態の製造装置１Ａ、１Ｂでは冷却器１２として冷却筒を用いたが、他の構成の冷却器１２を採用してもよい。例えば、非接触式方向変換器を冷却器１２として採用することも可能である。
また、前記実施形態の製造装置１Ａ、１Ｂは除冷炉１１を備えていたが、光ファイバ素線に要求される伝送損失のレベルに応じて、この除冷炉１１を備えていない構成を採用してもよい。

【0053】

また、前記実施形態の製造装置１Ａ、１Ｂは２つの硬化部４０Ａ、４０Ｂを備えていたが、硬化部は３つ以上設けられていてもよい。この場合、複数個所に分割された各硬化部同士の間に、それぞれ非接触式方向変換器が配置されていてもよい。

【0054】

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0055】

１Ａ、１Ｂ…光ファイバの製造装置 ３…光ファイバ裸線 １０…紡糸部 １３…第１冷却部 ２０Ａ〜２０Ｄ…方向変換器 ３０…コーティング部 ４０Ａ…第１硬化部 ４０Ｂ…第２硬化部 ５０…外径測定部 ９０…巻き取り手段

【図1】

【図2】