JP2004083406A - 被覆光ファイバ用の被覆材料、この被覆材料を用いた被覆光ファイバとその製造方法及びこの被覆光ファイバの外径測定方法 - Google Patents

Abstract

　【課題】　本発明は被覆光ファイバの製造において使われる被覆方法を提供する。
　【解決手段】　本発明の被覆光ファイバの製造方法は、光ファイバに無反応性の着色剤を有する１次被覆材料を被覆し、この１次被覆材料の上に２次被覆材料が施される。１次被覆材料は、２次被覆材料が施される以前に硬化されるかまたは１次および２次被覆材料が同時に硬化されてもよい。こうして光ファイバに１次および２次被覆層が形成される。１例では、２次被覆層は実質的に透明な材料よりなり、この結果、着色１次層は可視となり、検査および/または測定が可能となる。本発明は、更に、本発明による製造方法で作られた被覆光ファイバを提供する。
　【選択図】　図１

Description

　本発明は光ファイバ、特に被覆光ファイバに関するものである。

　光ファイバには、通常、被覆用高分子材料による１層または２層以上の被覆層が施されている。これらの被覆層により、光ファイバは機械的な破壊や汚れから保護され、かつ、光ファイバの取扱性や特性が改善される。光ファイバへの被覆はよく知られた技術である。

　例えば、１９８４年１０月２日発行の米国特許第４，４７４，８３０や１９９２年４月１４日発行の米国特許第５，１０４，４３３がある。一般に、光ファイバは２層の被覆層、すなわち、１）１次被覆層として知られる光ファイバに近い方の内部層と、２）２次被覆層として知られる１次被覆層を覆う２番目の層より成る。

　光ファイバは、ケーブル化工程や変化する温度環境に置かれたとき、または機械的取り扱いの際などに受けるストレスにより容易に曲げられる。もし、光ファイバが加えられたストレスにより、特に、ミクロンオーダからセンチメートルオーダの周期的成分を持った軸方向の曲げ歪みを受けると、光ファイバコア中を伝搬する光がコアから外部へ漏れ出てしまう。このマイクロベンドロスと呼ばれている伝送損失は非常に大きなものとなる可能性がある。従って、光ファイバはマイクロベンドを生じさせるようなストレスから分離されなければならない。

　光ファイバ被覆層の特性は、この分離をするのに主要な役割を果たしている。１次被覆層の弾性係数は、横方向の外力によって光ファイバにかかるストレスを減少させ、結果として、光ファイバのマイクロベンドを減少させるのに有効でなければならない。
　１次被覆材料の等価弾性係数は約５０psi から２００psi の範囲である。等価弾性係数は、架橋された材料の最終的な弾性係数または高温での弾性係数として定義される。この弾性係数は、１次被覆層がその主目的を達成するように、すなわち、光ファイバに加えられたストレスを軽減させかつ均一に分布させるように選ばれる。このストレスの減少と分布の均一化によりマイクロベンドによる伝送損失は十分に軽減される。
　２次被覆層は、典型的には比較的大きな弾性係数の材料よりなり、１次被覆層の上に施される。２次被覆層は、耐摩耗性と低摩擦性を被覆光ファイバに与えるように、通常、高弾性係数の材料よりなる。２層の被覆材料によって、１次被覆層により光ファイバにクッションを、２次被覆層により加えられた外力の分散化が行われ、結果として、曲げモーメントから光ファイバを分離することになる。

　光ファイバの識別は、各光ファイバ心線のカラーコーディングにより行われる。このカラーコーディングは、最外層に着色インキ層を施すことにより、顔料または染料を２次被覆層に加えて２次被覆層を着色することにより、または放射エネルギーに対して反応性の着色用化合物を１次被覆層に加えることにより行われる。これに関しては、例えば、２０００年１月１１日発行の米国特許第６，０１４，４８８、および、２００１年２月８日にＰＣＴに出願されたＷＯ０１０９０５３（“‘０５３出願”）を参照されたい。‘０５３出願は、１次被覆材料として使用される放射硬化性光ファイバ被覆組成に関するものである。しかしながら、このような組成では、活性エネルギー線に当てることによって、１次被覆を着色させるような着色剤を含んでいる。活性エネルギー線に当てることは、被覆層を硬化させるためにも必要である。

　光ファイバへの被覆は、例えば、ウエット・オン・ドライ方式またはウエット・オン・ウエット方式として知られるプロセスによって行われる。ウエット・オン・ドライ方式では、１次被覆材料は液状で光ファイバに施される。被覆された光ファイバは、次に硬化ステージを通り、ここで液状被覆材料は放射エネルギーに暴露され硬化（および固化）され１次被覆層となる。次に、硬化した１次被覆層の上に２次被覆層が液体の状態で施される。被覆された光ファイバは、もう一度硬化ステージを通って、ここで２次被覆材料が放射エネルギーに暴露されて硬化（および固化）される。この２次硬化ステージは、１次被覆層の被覆材もまた硬化させる。

　ウエット・オン・ウエット方式では、１次被覆材料が液状で施され、続いて、２次被覆材料もまた液状で施される。１次被覆材料の塗布と２次被覆材料の塗布との間に硬化ステージは介在しない。１次被覆材料と２次被覆材料を光ファイバに塗布した後、同時に硬化することによって、１次被覆層と２次被覆層とが形成される。
　ウエット・オン・ドライ方式またはウエット・オン・ウエット方式のいずれの場合にも、カラーコーディングのための外側インク層を２次被覆層の上に施してもよい。このインク層も硬化を必要とする可能性がある。

　ウエット・オン・ドライ方式では、２つの硬化ステージを必要とし、インク層硬化用の第３ステージを必要とする可能性も大きい。このことは、製造工程において、追加のステップ、デバイスおよび時間という不利な結果をもたらす。しかも、外側インク層は、もし２次被覆層の接着基面が最適になされていないと、剥がれたり裂けたりする。
　ウエット・オン・ウエット方式は、特に、着色剤が２次被覆層に含まれているような場合に、これらの問題の多くを解決する。。しかしながら、２次被覆層に着色剤を加えることは、1次被覆層の完全な硬化を妨げ、また製造工程中における１次被覆層の外径（“ＰＯＤ”）測定を不可能にする。ＰＯＤをリアルタイムに測定することにより、製造工程を監視、調節し、光ファイバの品質を製造中に制御することが可能となる。
　ＰＯＤの測定が可能なように、光ファイバの１次被覆層を着色することが、以前試みられた。

　しかしながら、これら以前の試みでは、着色剤として、着色用放射エネルギーに暴露されてはじめて１次被覆層が着色されるような特別な反応性物質を用いている。この方法には、本質的にいくつかの問題点がある。第１に、１次被覆層は、被覆が硬化されるまでは着色されていない。従って、光ファイバが被覆されている時に動的にＰＯＤを測定することはできない。更に、１次被覆層を着色するための反応性着色剤は、あまり鮮明でなく１次被覆層と２次被覆層を弁別するのを難しくする可能性がある。

　ＰＯＤの動的測定は、‘０５３方式によって可能である。この場合に必要なのは、硬化ランプ装置の出口に置かれたセンサーである。一方、無反応性着色剤方式ではセンサーは被覆部の直後に置かれるのが好都合である。
　従って、無反応性組成物によって着色された１次被覆層をもつ光ファイバ、および、光ファイバの１次被覆層を無反応性組成物で着色する方法が必要となる。更に、ウエット・オン・ウエット方式、および、ウエット・オン・ドライ方式の製造工程において、光ファイバの１次層を無反応性の組成物で着色させ、かつ、ＰＯＤをリアルタイムに測定可能な方法が必要となる。

　そこで本発明の目的は、前記必要性に鑑み、高分子材料ベースと無反応性の着色剤により構成される光ファイバ用１次被覆層材料を提供することであり、さらにはこの１次被覆材料を用いて着色１次被覆層を形成することにより識別可能な被覆光ファイバを提供するとともに、この被覆光ファイバの製造方法、さらにはこのような被覆光ファイバの着色１次被覆層の外径を、製造中あるいは製造後に、リアルタイムで測定可能な方法を提供することにある。

　前記目的を達成すべく本発明の第１の側面の光ファイバ被覆用の１次被覆材料は、高分子材料ベースおよび無反応性着色剤により構成され、放射エネルギーへの暴露によって硬化されることを特徴とするものである。
　すなわち、光ファイバへの１次被覆材料として無反応性の着色剤を用いて、着色１次被覆層を形成し、この着色により被覆光ファイバの識別が行われる。
　また前記着色１次被覆材料は、例えば、顔料、可溶性染料、または顔料と可溶性染料との組み合わせなどよりなることを特徴とするものである。
　さらにまた前記１次被覆材料は、該１次被覆材料を硬化させるための光反応開始剤を含んでおり、かつこの１次層被覆材料は紫外線によって硬化されることを特徴とするものである。

　また本発明の第２の側面の光ファイバ被覆用の１次層被覆用材料は、高分子材料ベースおよび放射エネルギーへの暴露に関係なく前記高分子材料ベースの色を変える無反応性着色剤により構成されることを特徴とするものである。

　また本発明の第３の側面の被覆光ファイバは、光ファイバの周囲に無反応性着色剤を含む着色１次被覆層が施され、該着色１次被覆層の周囲に２次被覆層が施されていることを特徴とするものである。すなわち、前述した１次被覆材料で被覆され、かつ、後述するようにこの１次被覆層上に実質的に透明な２次被覆層が施されれば、２次被覆層が実質的に透明であるため着色１次被覆層をみることができ、その色により容易に識別される。

　更にまた本発明の第４の側面の被覆光ファイバの製造方法は、光ファイバの周囲に着色１次被覆層を形成するように高分子材料ベースと無反応性着色剤により構成される１次被覆材料を施し、該１次被覆材料の上に２次被覆材料を施し、かつ前記１次被覆材料と２次被覆材料とを、放射エネルギーに暴露して材料を硬化させ、着色１次被覆層および２次被覆層を形成することを特徴とするものである。
　そして前記２次被覆層の形成に際して、前記１次被覆材料をみることができるように、実質的に透明な高分子材料を１次被覆材料の上に施すことも特徴とする。

　加えて本発明の第５の側面の記載の被覆光ファイバの製造方法は、光ファイバの周囲に高分子材料ベースおよび放射エネルギーへの暴露に関係なく１次被覆層の色を変える無反応性着色剤よりなる１次被覆材料を施して着色１次被覆層を形成し、前記１次被覆材料の上に２次被覆材料を施し、かつ前記１次被覆材料および２次被覆材料を放射エネルギーに暴露して材料を硬化させて着色１次被覆層と２次被覆層とを形成することを特徴とするものである。

　また本発明の第６の側面の被覆光ファイバの１次被覆層の外径および厚みの少なくとも１つを測定する方法は、光ファイバに無反応性着色剤を含む着色１次被覆層および透明な２次被覆層を施して被覆光ファイバを形成し、光源を前記被覆光ファイバに向け、前記光源からの光が透明な２次被覆層を通って着色１次被覆層にまで伝搬し、かつ着色１次被覆層近くの光の作用によって着色１次被覆層の外径を決定することを特徴とするものである。

　本発明の第７の側面の測定方法によれば、着色１次被覆層と実質的に透明な２次被覆層をもった被覆光ファイバの外径および厚みの少なくとも一方を、製造中あるいは製造後に測定することができる。

　以上のように本発明の課題は、高分子材料ベースと無反応性の着色剤により構成される光ファイバ用１次被覆層材料を提供することである。この観点から、本発明の１次被覆層は放射エネルギーへの暴露に無関係な無反応性の着色剤により着色される。
　本発明の更なる課題は、外周と長さをもった光ファイバと、無反応性の着色剤を含んだ１次被覆材料と、２次被覆材料より構成される、着色１次被覆層を有する被覆光ファイバを提供することである。ここに、１次被覆材料は光ファイバの外周を長さ方向に被覆し、これにより１次被覆材料による長さ方向の外周が形成され、２次被覆材料は１次被覆材の外周を長さ方向に被覆し、かつ、１次被覆材料と２次被覆材料は放射エネルギーへの暴露によって硬化され、このようにして着色１次被覆層と２次被覆層が形成される。

　本発明の更なる課題は、着色１次被覆層と実質的に透明な２次被覆層を有する被覆光ファイバの製造方法を提供することである。
　更に、本発明の課題は、実質的に透明な２次被覆層を有する被覆光ファイバの着色１次被覆層の外径測定方法を提供することである。
　本発明の他の目的、特徴および有利性は、以下の本発明の望ましい具体化に関する詳細な説明と図面および付加されている請求項を読めば明らかとなるであろう。

　前述したように本発明によれば、高分子材料ベースと無反応性の着色剤により構成される光ファイバ用１次被覆層材料を提供できる。さらにはこの１次被覆材料を用いて着色１次被覆層を形成することにより識別可能な被覆光ファイバを提供することができるとともに、この被覆光ファイバの製造方法、さらにはこのような被覆光ファイバの着色１次被覆層の外径または厚みの少なくとも一方を、製造中あるいは製造後に測定可能な方法を得ることができる。

　以下に本発明を、発明の全てではないが一部を具体化した図面を使いながらより詳細に説明する。実際これらの発明は、多くの異なる形で実現可能であり、従って、以下の実施例は本発明を限定するものではなく、本開示は法的要求を満たすために示されたものである。同じ番号は、同じ要素を表わしている。

　図１は、本発明のシステムおよび方法が実施され、かつ本発明による被覆光ファイバが製造可能な典型的な被覆光ファイバ製造設備１０を示す。これは、本発明による被覆光ファイバの被覆方法が可能な被覆光ファイバ製造システムの一例である。一般に、本発明によるシステムおよび方法は、いかなる被覆光ファイバの製造においても、その光ファイバへの被覆工程に使用可能である。更に、本発明によるウエット・オン・ウエット方式にもウエット・オン・ドライ方式にも使用可能である。

　図１における設備１０は、本発明による光ファイバ１２を、特別に用意された円柱状のプリフォーム１４から光ファイバに線引きし、次に、光ファイバを被覆するのに使われる。この光ファイバ１２は、プリフォーム１４を局部的かつ対称的に約２０００°Ｃに熱することにより形成される。プリフォーム１４は、加熱炉１６に供給され通過しながら溶融され、線引きされて光ファイバ１２となる。

　図１に見られるように、線引きシステムは、プリフォーム１４が光ファイバの寸法にまで引き落とされる加熱炉１６と、続いて、光ファイバ１２が加熱ゾーンより引っ張りだされるゾーンよりなる。図示されていないが、光ファイバの外径は、加熱炉１６の下部に置かれた測定装置１８により測定され、制御システムの入力となる。制御システムにおいて、測定された外径と目標外径値とが比較され、光ファイバの外径が目標外径値に近づくように、線引速度を調節するような信号が出力される。

　光ファイバの外径が測定されると、１つ以上の塗布装置２０よりなる保護被覆システムを通って被覆光ファイバ２２が得られる。動いている光ファイバに、被覆材料による２重の被覆層を施す１つ方法については、シー・アール・テーラー（Ｃ．Ｒ．Ｔａｙｌｏｒ）による１９８４年１０月２日発行の米国特許第４，４７４，８３０に開示されており、本特許は参照として使用され、ここでは“ウエット・オン・ウエット方式”と呼ばれている。線引きされた光ファイバに２層被覆を施す他のシステムが、ビ・ジェイ・オバートン（Ｂ．Ｊ．Ｏｖｅｒｔｏｎ）およびカール・アール・テーラー（Ｃａｒｌ　Ｒ．Ｔａｙｌｏｒ）による、１９９０年４月３日発行の米国特許第４，９１３，８５９に開示されており、本特許も参照として採用されている。

　被覆された後、被覆光ファイバ２２は偏心測定器２４、被覆材料を硬化処理するための１つ以上の放射エネルギー装置２６、および、１つ以上の被覆光ファイバの外径測定器２８を通過する。被覆光ファイバは、次にキャプスタン３０により引き取られ、試験用および次工程用の保管ファイバとして、または、販売用光ファイバとしてスプールに巻き取られる。

　光ファイバの被覆は、光ファイバの本質的な高強度を保つのに有用である。光ファイバの本質的な高強度を維持することは、光ファイバをリボンに加工したり、ジヤケットをかけたり、コネクタ付けしたり、ケーブル化するとき、およびその使用期間中において重要である。
　図２は設備１０により形成された典型的な被覆光ファイバの断面図を示している。この図では、図１の装置２０によって実施された被覆方法により、プリフォーム１４から線引きされた光ファイバ１２に高分子材料が２層施されている。１次被覆層と言われる内部層３４は、硬化された１次被覆材料から成り、２次被覆層と言われる外部層３６は、硬化された２次被覆材料より構成されている。

　以下で説明されるように、１次被覆層および２次被覆層の被覆材料およびその厚みは、被覆光ファイバのいくつかの特性を決定する。特に、厚みは被覆光ファイバの耐久性と柔軟性に影響する。このように製造工程においては、これら被覆層の厚みを測定し調節することが重要である。代表例としては、１次および２次被覆層の厚みは夫々約３０マイクロメータであるが、被覆光ファイバに要求される特性により必要な厚みとすることができる。被覆材料の厚みは、光ファイバの線引き速度を変化させることにより、または、光ファイバに供給される被覆材料の量を変化させることにより調節される。しかしながら、製造工程中に被覆厚を動的に測定することには問題もある。

　多くの例で、光学的測定装置が被覆後の光ファイバの直径を測定するのに用いられている。従来の被覆システムで製造された多くの光ファイバでは、光学的測定は困難ある。例えば、従来技術によるウエット・オン・ウエット方式では、光ファイバ１２上の１次被覆層の直径を、２次被覆層を施し２つの層の硬化を行った後で、測定することは一般的には不可能である。これは主に２つの理由のうちの１つによる。即ち、もし２次被覆層が着色されていると、その着色層の不透明さの程度によるが、光ファイバ１２および１次被覆材料３４より成る複合体の外径（１次層外径またはＰＯＤ）を光学的に測定することは困難かまたは不可能である。あるいは、もし１次および２次被覆層の両方ともが透明であれば、ＰＯＤ測定のために両層を硬化させた後で、１次被覆層と２次被覆層を光学的に識別することは不可能である。

　ウエット・オン・ドライ方式では、一般的に１次被覆層は、２次被覆層が施される前に、硬化され測定される。この方式では、２次被覆層がまだ施されていないので、ＰＯＤの測定はより容易である。しかしながらこの場合、ＰＯＤを測定するために測定装置を、１次被覆層が施された後の工程に設置する必要があり、かつＳＯＤを測定するために２次被覆層が施された後に第２の測定装置が必要となる。

　本発明による被覆方法では、１次被覆層が施された直後でのＰＯＤの測定は必要でなく、２次被覆層が施された後での２次被覆層外径（ＳＯＤ）の測定が利用される。
本発明の実施によれば、光ファイバのＰＯＤおよびＳＯＤ両方の測定を、両方の被覆が施された後に行うことができる。例えば、本発明の１実施例では、光ファイバは、着色された１次被覆層と実質的には透明な２次被覆層をもち、これにより両被覆が施された後でＰＯＤとＳＯＤの両方を測定することができる。ＰＯＤは光学的測定装置により、ＳＯＤは光学的または機械的測定装置により測定可能である。同一の光学的測定装置でＰＯＤおよびＳＯＤの測定を同時または継続的に行うことも可能である。

　本発明の重要性は、２次被覆層が施された後にでも比較的容易にＰＯＤの測定ができる、光ファイバの１次および２次被覆層の被覆システムおよび方法を提供することにある。図１によれば、本発明の被覆方法は装置２０により実現される。本発明の被覆方法では、光ファイバに高分子材料ベースと無反応性着色剤より成る被覆材を１次被覆層として施す。無反応性の着色剤は１次被覆材料の色を変える。本被覆システムは、更に、２次被覆層のための２次被覆材料を施す。いくつかの実施例では、２次被覆材料は実質的に透明であり、従って、１次被覆層を視覚的にみることができる。このことは、１次被覆層の外径を、視覚によりまたは測定装置により、検査することを可能とする。

　このようにして、本発明のシステムおよび方法によれば、光ファイバのＰＯＤを、２次被覆材料が施され、かつ、１次被覆材料および２次被覆材料が硬化された後にでも、従来の光学的測定装置により測定が可能となる。この点から、従来の光学的測定装置により、着色された１次被覆層の直径（ＰＯＤ）を実際に必要とされる精度で測定できる。
　本発明のシステムおよび方法は、また別の有用性を提供する。特に、ひとつのウエット・オン・ウエット方式では、反応性の着色剤を含んだ１次被覆層より成っている。１次被覆層は、硬化時に反応性の着色剤が放射エネルギーに反応して１次被覆層を着色させるまでは着色されない。この例では、１次被覆層が硬化されるまではＰＯＤの測定ができない。本発明においてはこの問題は関係ない。特に、１次被覆層が無反応性の着色剤により予め着色されており、１次被覆層の着色は硬化とは無関係である。このように、ＰＯＤの測定は硬化以前にも可能である。

　更に、反応性の着色剤を使用して着色された１次被覆層では色の鮮明性の問題もある。ある場合には、反応性の着色剤が暴露されても、光学測定および／または視覚検査に十分なだけの鮮明な着色を１次被覆層に与えないことがある。着色剤の効果が、被覆が硬化されるまで分からないという事実が問題を更に悪化させる。本発明の被覆方法および本方法により製造された被覆光ファイバにはこの問題がない。特に、本発明で使用される無反応性の着色剤は１次被覆層を直ちに着色し、これによって、硬化以前に無反応性着色剤による１次被覆層の着色状況を監視することができる。

　着色された１次被覆材は、着色１次被覆層と２次被覆層の輪郭が視覚的／光学的に描かれるので、例えば、図１の測定装置２８のような従来の測定装置によって、ＳＯＤの外径測定を可能とする。このようにして、着色１次被覆層をもつ被覆光ファイバのＰＯＤおよびＳＯＤの両方を、１次被覆層および２次被覆層が施された後に測定することができる。

　図１はウエット・オン・ウエット方式の製造プロセスを図示するものである。ここで、１次および２次被覆材料は装置２０によって施され、その後でステージ２６によって硬化される。

　本発明の被覆方法は“ウエット・オン・ドライ方式”の製造プロセスにも使用可能である。図３は典型的なウエット・オン・ドライ方式のプロセスを示す。このプロセスにおいては、１次被覆層を施し硬化させるための１番目の被覆システム２０ａと硬化ステージ２６ａがあり、１番目の被覆システムの後方に、２次被覆層を施し硬化させるための２番目の被覆システム２０ｂと硬化ステージ２６ｂが置かれている。この実施例の本発明による被覆方法では、第１被覆材料を光ファイバ１２に施し、次に、少なくとも１台の放射エネルギーステージ２６に暴露させ、続いて、２次被覆材料が施され、再び放射エネルギーに暴露させる。このように、少なくとも２回の暴露ステージが含まれている。１次被覆材料のみを施された光ファイバのＰＯＤは、ウエット・オン・ドライ方式の１次被覆材料が施され硬化された後に、被覆材料に着色剤が含まれているかどうかに関係なく、光学的または機械的いずれの方法ででも測定可能である。例えば、測定装置２４は１次被覆層を施すための第１被覆システム２０ａおよび硬化ステージ２６ａと２次被覆層を施すための第２被覆システム２０ｂおよび硬化システム２６ｂとの間のポイントＡに設置すればよい。ＳＯＤは、２次被覆材料が施され硬化が行われた後に、光学的または機械的いずれかによる測定装置２４によって測定される。

　更に、図３に図示されているように、本発明による被覆方法で製造された光ファイバのＰＯＤは、もし１次被覆材料が着色剤を含んでおり２次被覆材料が実質的に透明であるならば、１次被覆材料と２次被覆材料の両方が施された後にでも、測定可能である。ＳＯＤは光学的または機械的方法で測定できる。この例では、測定装置２４は、２層が施された後に、ＰＯＤおよびＳＯＤの両方の測定に用いられる。図では測定装置２４は第２硬化ステージ２６ｂの後に置かれているが、測定装置を第２硬化ステージ２６ｂの前方に設置し、２次層の硬化前にＰＯＤおよびＳＯＤを測定することもできる。

　本発明の被覆システムが装置２０によって実施できることは重要である。本被覆システムは、光ファイバのＰＯＤおよびＳＯＤを製造工程中に測定し、製造制御システムに入力する。これにもとづいて、１次被覆材料および２次被覆材料が光ファイバ１２の周りに実質的に均一に施されるように、製造ライン１０の速度や他の製造変数が調節される。
　すでに述べたように、本発明により製造された光ファイバのＰＯＤおよびＳＯＤは従来の測定装置２４によって測定可能である。いくつかの例では、これらの測定装置は、被覆光ファイバに光を当て、被覆層の影またはイメージを形成する方式の光学的測定装置である。測定装置は、このようにして形成された影またはイメージをもとに、ＰＯＤおよびＳＯＤの値を決める。

　説明したように、本発明の被覆システムは第１および第２被覆を光ファイバに施す。使用された被覆材料は光ファイバの特性に影響を与える。被覆光ファイバ２２はいくつかの要求特性に合致しなければならない。例えば、被覆光ファイバ２２は、優れた伝送特性をもっていなければならない。被覆光ファイバは、ハンドリングをうけ、環境にさらされても特性を完全に維持し、他の被覆光ファイバまたはデバイスとの接続が可能であり、かつ、測定が可能でなければならない。更に、硬化後の１次被覆材料は、マイクロベンドおよび低温に対し適当な抵抗力を持ち、かつ、適当な機械的強度をもっていなければならない。硬化後の２次被覆材料も、また、マイクロベンドに対し適当な抵抗力をもち、適当な耐摩耗性および耐カットスルー性をもち、かつ、被覆を光ファイバから除去するときに必要な力が大き過ぎてはいけない。被覆材料はマイクロベンドのメカニズムにより光ファイバの損失に影響を与える。被覆層は、外側から曲げ力がガラスファイバに加わる場合の緩衝となり、被覆層なしではガラスを取扱うことができない。

　１次および２次被覆材料を選ぶ場合の望ましい特性に関しては、チャピン他（Ｃｈａｐｉｎ）の名で１９９２年４月１４日に発行された米国特許第５，１０４，４３３（‘４３３特許）で開示されており参照されたい。選択基準には、１次被覆層と光ファイバ間のインターフェイス、１次被覆材料、２次被覆材料、および、２次被覆層の表面などへの考慮が含まれている。１次被覆層と光ファイバ間のインターフェイスで考慮されるべき特性としては、強度/損失および皮剥性が含まれる。１次被覆材料として考慮されるべき特性としては、マイクロベンドに対する抵抗力、低温下におけるマイクロベンド耐力、および、機械的強度が含まれる。２次被覆材料として考慮されるべき特性としては、マイクロベンド抵抗力、耐摩耗性／耐カットスルー性、皮剥力、および被覆とガラス間の剥離がある。最後に、２次被覆層表面に関して考慮されるべき特性としては、取扱性／ブロッキング性、および緩衝性が含まれる。これらの特性に関する更なる情報および優れた被覆光ファイバを製造するためのこれら各特性値の範囲に関しては‘４３３特許に示されている。

　本発明による１次被覆材料は、高分子材料ベースと無反応性着色剤の組合せより成っている。１次被覆材料は、ある種の放射エネルギーに反応して材料を硬化（固化）させる１つ以上の光反応開始剤を含んでいてもよい。これは、現在、他者により製造されている１次被覆材料とは異なっている。例えば、ある会社は、透明な透光性の１次被覆材料を使っている。しかしながら、この１次被覆材料は、放射エネルギーに対して反応して材料を硬化し着色させる反応性の着色剤を含んでいる。一般に、材料を硬化させかつ着色させる放射エネルギーは紫外線であるが、例えば、熱エネルギーまたは電子線硬化などの他の方法も利用できる。

　本発明の実施においては、着色剤は、着色させるための放射エネルギーに対して反応するタイプではなく、無反応性であることが望ましい。このような無反応性の着色剤を含む１次被覆材料は、高分子材料ベースと、それと組合されたとき、１次被覆材料がマイクロベンドに対し十分な抵抗と機械的強度を示すような、顔料ベース着色剤、可溶性染料ベース着色剤、または他の無反応性着色剤組成およびコンパウンドとの組合せで作られる。無反応性着色剤を含む１次被覆材料は、ある種の放射エネルギーに反応して材料を硬化させる１つ以上の光反応開始剤を含んでいてもよい。一般的に、無反応性着色剤を含む１次被覆材料は、紫外線に暴露されることにより硬化されるが、他の形態の放射エネルギーも使用可能である。

　本発明の実施における２次被覆材料も、また高分子ベースの材料である。本発明の実施においては、例えば、２次被覆材料は硬化により形成される２次被覆層３６と同様に、実質的に透明または透光性であり、これにより１次被覆材料を硬化するための放射が２次被覆層を通過することを可能とし、かつＰＯＤの光学的測定を可能にする。硬化を容易にするために、２次被覆材料に光反応開始剤が加えられてもよい。一般に、２次被覆材料は、紫外線に暴露されることにより硬化されるが、他の種の放射エネルギーが使われてもよい。光反応開始剤が不要な電子線硬化もまた使用可能である。この場合、２次被覆材料は電子線によって硬化される。２次被覆材料は市場で購入可能である。例えば、Ｂｏｒｄｅｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ，Ｉｎｃ.、　大日本インキ化学工業株式会社、ＤＳＭ　Ｄｅｓｏｔｅｃｈ，Ｉｎｃ.、および　ＪＳＲ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎである。

　図２に示されたように、本発明による被覆光ファイバは着色１次被覆材料より構成される１次被覆層３４により形成される。この被覆光ファイバは、例えば、ガラスよりなるコア、プラスチック、または、他の光信号を伝送可能な適当な材料のコア部１２をもつ。コア１２は、コアの周囲を囲む１つ以上のクラッド層（図２には示されていない）をもつことができ、このクラッド層は、ガラス、プラスチック、または、他の光ファイバ信号を伝送可能な適当な材料より構成される。コア１２およびクラッド層（もしあれば）は、次に、着色された１次被覆層３４によって囲まれる。１次被覆層３４は、放射エネルギーに関係なく１次被覆層を着色させる無反応性の着色剤を含んだ高分子ベースの材料より構成される。無反応性の着色剤は、顔料、可溶性染料、顔料と可溶性染料との組合せ、または他の無反応性の組成物または化合物である。硬化を容易にするために、１次被覆はある種の放射エネルギーに反応する光反応開始剤を含んでもよい。１次被覆層３４の色は各光ファイバの識別に使われる。１次被覆材料の組成は、マイクロベンドに対する抵抗力（十分な温度範囲において）、および光ファイバを保護するための機械的強度に関して適切な特性を示すものでなければならない。このような１次被覆材料として、例えば,紫外線硬化材料２ｄ１-１５７（ｒｅｄ）または２ｄ１-１５８（青）など、紫外線硬化被覆材料が開発されている。更に、電子線硬化を使用することもできる、この場合、被覆は電子線に当てられるが、被覆材に光反応開始剤は不要となる。

　１次被覆層を着色するのに使われる無反応性の顔料および染料は１次被覆材料着色するに十分ならいかなる組成でもよい。一般的に、着色剤は着色被覆システムを構成する有機高分子材料に適合するものであり、かつ被覆層の完全性や保護的性質を弱めるような有害な相互作用を生じさせるようなものであってはならない。

　２次被覆材料は、放射硬化材料よりなり、着色１次被覆層３４の周囲を囲んで２次被覆層３６を形成する。２次被覆材料もまた高分子材料であって、ある種の放射エネルギーに反応して材料の硬化を容易ならしめる光反応開始剤を含んでいてもよい。本発明の実施において、例えば、２次被覆材料は、硬化されても実質的に透明または透光性である。ここで、実質的に透明または透光性ということは、被覆光ファイバ２２の着色１次被覆層３４を２次被覆層３６を通してみることが可能であり、被覆光ファイバ２２が着色１次被覆層３４の色によって識別可能なことを意味する。２次被覆材料の組成は、マイクロベンドに対する抵抗力（十分な温度範囲において）、耐摩耗性/耐カットスルー性、皮剥力、および被覆とガラスとの剥離性に関して適切な特性を示すものでなければならない。このような２次被覆材料として、例えば、Ｂｏｒｄｅｎ　Ｃｅｍｉｃａｌ,Ｉｎｃ.から市販で購入できる紫外線硬化被覆材料Ｂｏｒｄｅｎ９ＭＫＵ７２５７５、または、ＤＳＭ　Ｄｅｓｏｔｅｃｈ,Ｉｎｃ. から市販で購入できる紫外線硬化被覆材料ＤＳＭ３４７１-２-１３６ＴＭなどがある。他の方法として、被覆材料は、電子線技術により硬化させることも可能であり、この場合、光反応開始剤を被覆材に入れる必要はない。

　被覆光ファイバ２２は、それのみで、またはケーブルの一部として、または他の光ファイバおよび／または導体を含むリボンとして、または被覆光ファイバが使用される他の応用分野において使用される。
　図４は、着色１次被覆層を有する１本以上の被覆光ファイバ２２を用いた光ファイバケーブル３８の典型的な実施例である。図４の実施例でわかるように、ケーブルは複数の被覆光ファイバ２２からなるユニット４０を含んでおり、各ユニットはバインダ４２により保持されている。ユニットは、適当なプラスチック材料よりなるコアチューブ４４に収容されている。コアチューブ４４の周りには金属遮蔽層４６およびストレングス・メンバー層４８を配置してもよい。ストレングス・メンバー層４８は複数の縦方向に延びたストレングス・メンバーより構成されてもよい。ストレングス・メンバー層４８および遮蔽層４６を覆っているのはプラスチック・ジャケット５０である。
　接続時、コネクタ取付け時、およびその他の理由により特定の光ファイバを識別することが必要な場合、個々の被覆光ファイバ２２は、その１次被覆層３４の色によって容易に識別できる。図４は、着色１次被覆層を有する被覆光ファイバを使った多くの光ファイバケーブルの１具体例を、典型的な例として示すものである。

　図５は、着色１次被覆層３４と実質的に透明または透光性の２次被覆層３６を有する１本以上の被覆光ファイバ２２を使用した光ファイバリボン５２の典型的な具体例を示すものである。この光ファイバリボン５２の透視図では、被覆光ファイバ２２の１つのグループが紫外線硬化接着剤５４により相互に保持されていることを示している。図５では、１グループの光ファイバが平面上に平行な列となるように配置され、４本のファイバが示されているが、このような列は、異なった配置、例えば積み重ねたり、円形にしたりなどしてまとめられてもよいし、列はもっと多くのあるいはもっと少ない本数のファイバで構成されてもよい。接続のため、コネクタ取付けのため、およびその他の理由により特定の光ファイバの識別が必要な場合に、個々の被覆光ファイバ２２はその１次被覆層３４の色により容易に識別される。
　図５は、着色１次被覆層３４を有する被覆光ファイバ２２を使用した数多くの光ファイバリボンのうちの典型的な１具体例を示すものである。

　すでに説明してきた内容および図面を参考にすれば、本発明に関する分野の技術者なら、本発明に関する多くの変形や他の具体例を思いつくであろう。従って、本発明は開示された特定の具体例に限定されるべきではなく、上記のような変形や他の具体例も付加されている特許請求の範囲には含まれるものである。ここでは、特定の言語が使用されたが、それは、一般的および説明的意味で使われたものであり、それらに限定されるものではない。

本発明の被覆光ファイバの製造方法の１実施例に係わるウエット・オン・ウエット方式による典型的な光ファイバ製造ラインの透視図である。 本発明の具体化による典型的な被覆光ファイバの断面図である。 本発明の被覆光ファイバの製造方法の１実施例に係わるウエット・オン・ドライ方式による光ファイバ製造ラインの典型的な例の透視図である。 本発明による光ファイバケーブルの代表的な１実施例の透視図である。 本発明による光ファイバリボンの代表的な１実施例の透視図である。

符号の説明

１２　光ファイバ
２２　被覆光ファイバ
２８　外径測定器
３４　１次被覆層
３６　２次被覆層
３８　光ファイバケーブル
５２　光ファイバリボン

Claims (10)

1. 　高分子材料ベースおよび無反応性着色剤により構成され、放射エネルギーへの暴露によって硬化されることを特徴とする光ファイバ被覆用の１次被覆材料。
2. 　請求項１における１次被覆材料であって、前記無反応性着色剤は顔料ベース着色剤、可溶性染料ベース着色剤、および顔料と可溶性染料ベースとを組合せた着色剤よりなるグループから選ばれていることを特徴とする光ファイバ被覆用の１次被覆材料。
3. 　請求項１における１次被覆材料であって、更に１次被覆材料を硬化させるための光反応開始剤を含んでおり、かつこの１次層被覆材料は紫外線によって硬化されることを特徴とする光ファイバ被覆用の１次被覆材料。
4. 　高分子材料ベースおよび放射エネルギーへの暴露に関係なく前記高分子材料ベースの色を変える無反応性着色剤により構成されることを特徴とする光ファイバ被覆用の１次層被覆用材料。
5. 　光ファイバの周囲に無反応性着色剤を含む着色１次被覆層が施され、該着色１次被覆層の周囲に２次被覆層が施されていることを特徴とする被覆光ファイバ。
6. 　光ファイバの周囲に着色１次被覆層を形成するように高分子材料ベースと無反応性着色剤により構成される１次被覆材料を施し、該１次被覆材料の上に２次被覆材料を施し、かつ前記１次被覆材料と２次被覆材料とを、放射エネルギーに暴露して材料を硬化させ、着色１次被覆層および２次被覆層を形成することを特徴とする被覆光ファイバの製造方法。
7. 　請求項６における被覆光ファイバの製造方法であって、前記２次被覆材料を施すステップは、前記１次被覆材料をみることができるように、実質的に透明な高分子材料を１次被覆材料の上に施すことを特徴とする被覆光ファイバの製造方法。
8. 　光ファイバの周囲に高分子材料ベースおよび放射エネルギーへの暴露に関係なく１次被覆層の色を変える無反応性着色剤よりなる１次被覆材料を施して着色１次被覆層を形成し、前記１次被覆材料の上に２次被覆材料を施し、かつ前記１次被覆材料および２次被覆材料を放射エネルギーに暴露して材料を硬化させて着色１次被覆層と２次被覆層とを形成することを特徴とする被覆光ファイバの製造方法。
9. 　光ファイバに無反応性着色剤を含む着色１次被覆層および透明な２次被覆層を施して被覆光ファイバを形成し、光源を前記被覆光ファイバに向け、前記光源からの光が透明な２次被覆層を通って着色１次被覆層にまで伝搬し、かつ着色１次被覆層近くの光の作用によって着色１次被覆層の外径を決定することを特徴とする被覆光ファイバの１次被覆層の外径および厚みの少なくとも１つを測定する方法。
10. 　請求項９における被覆光ファイバの１次被覆層の外径および厚みの少なくとも１つを測定する方法であって、無反応性の着色剤を１次被覆材料に加えることによって着色１次被覆層を形成することを特徴とする被覆光ファイバの１次被覆層の外径および厚みの少なくとも１つを測定する方法。
    

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