JP2006091887A - 着色被覆された光ファイバの製造システム、およびその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】色換えが容易で、かつ小型で可搬性のある着色材貯蔵容器により光ファイバを着色するシステム、およびその製造方法を提供することにより、従来技術の不都合を克服すること。
【解決手段】本発明は、光ファイバを供給し、被覆材と共に着色材を制御しながら被覆用金型に運び、光ファイバに被覆し、被覆されたファイバを硬化することを含む光ファイバを着色被覆するシステム、およびその製造方法である。流量制御装置が複数の着色材貯蔵容器から制御された状態で着色材を送り出し、被覆材と混合して光ファイバが通過する被覆用金型に供給する。着色材貯蔵容器はかなり小型で、流量制御装置といっしょに可搬型の台車に搭載された着色被覆システム全体はファイバ製造設備の任意の適当な場所に移動可能であるため、容易に同一の線引き塔で多くの異なる色の使用を可能にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は光ファイバに関わる。特に、本発明は着色被覆された光ファイバのシステム、および方法に関わる。

光ファイバは長距離にわたり、比較的低い減衰でかなり大量の情報を含む光信号を伝送可能なガラス、またはプラスチックの細い糸である。一般に光ファイバはガラス、あるいは他の適当な材料による保護被覆で囲まれた屈折性のコアからなる光プリフォームの一部を加熱し、線引きすることにより作られる。それから光ファイバは紫外線（ＵＶ）硬化型、あるいは他の適当な材料で作られる１層、あるいは複数の透明な被覆層をかけることによりさらに保護される。通常、光ファイバは第１の被覆層、および第２の被覆層で被覆される。

しばしば、将来、光ファイバを同定、識別するために、被覆光ファイバは、例えば１２色以上の複数の色のいずれかのＵＶ硬化型インクで被覆、あるいは外層表面を被覆することにより着色される。時間とコストを節約するために、一部のファイバ製造者は一工程で光ファイバを被覆し、着色する、つまり被覆工程中に光ファイバを着色することを試みる。例えば、米国特許第５，３３０，７８６、６，３１７，５５３、および６，３２１，０１４号を参照のこと。この方法ではあらかじめ着色された材料が光ファイバに塗布される。通常、従来型の着色済み被覆材はあらかじめ着色材を混合した２次被覆材である。

米国特許第５，３３０，７８６号（１９９４年７月１９日） 米国特許第６，３１７，５５３号（２００１年１１月１３日） 米国特許第６，３２１，０１４号（２００１年１１月２０日）

しかしながら、そのような従来型の線引き中の着色には不都合がある。例えば、従来の線引き中の着色の方法では、色変えにはインク容器を他のインクの容器と入れ替え、容器と被覆用ダイ（金型）との間の全ラインを清掃する必要がある。また、いったん線引き中の着色処理を行ってから無着色の光ファイバを製造することはインク容器の変更と製造ラインの清掃作業を含む。さらに、プリフォームから線引きされるファイバをすべて被覆するために十分な量のインクが使用中の容器中にないと、そのインク容器は廃棄されねばならない。
したがって、多くの従来型の線引き中の着色処理の不都合を克服する線引き中の光ファイバ着色のための有効なシステム、および方法が望まれている。

前記課題を解決するべく、本発明は光ファイバを着色被覆するためのシステム、および方法を提供する。システムは制御された状態で複数の着色材貯蔵容器に入った着色材を送り出し、被覆材と混合する流量制御装置を含み、その着色された被覆材は光ファイバが通過する被覆用金型（ダイ）に供給される。着色材貯蔵容器はより小型で流量制御装置といっしょに移動可能である。こうして、着色システム全体はファイバ製造装置の任意の適当な場所に、つまり多くの線引き塔のいずれの場所にも移動可能である。

そのような可搬性は、通常ひとつの線引き塔に対してひとつの着色ラインだけしかない従来の設備構成よりもはるかに容易に同一の線引き塔で多くの異なる色の使用を可能にする。本発明の実施による光ファイバの着色被覆の方法は光ファイバを供給すること、被覆材料と一緒に着色材を制御しながら被覆用金型に運ぶこと、被覆用金型で光ファイバに被覆をすること、および被覆されたファイバを固化させることを含む。

本発明によれば、色換えが容易で、かつ小型で可搬性のある着色材貯蔵容器により光ファイバを着色することが可能となる光ファイバを着色被覆するシステム、およびその製造方法が得られる。

本発明のよりよい理解のために、添付の図、および添付の請求の範囲とを用いて以下に説明する。以下の説明において、参照番号は図の説明による発明の理解をより容易にするために構成要素などを示す。また、ある特定の特長や構成、変形などが以下で述べられるが、そのような形態は例示の目的でのみなされていると理解すべきである。当業者は他の構成や変形が本発明の精神とその範囲から逸脱することなく利用可能あることを理解するであろう。なお、これらの図面中の構成要素は必ずしも寸法通りではない。

一般に光ファイバは、光ファイバプリフォームを徐々に加熱し、プリフォームの加熱された部分を光ファイバに線引きすることにより製造される。通常、プリフォームは垂直に保持され、線引き炉のような加熱源の中に制御された状態で降ろされる。その線引き炉はプリフォームの一部をおおよそ２０００−２２００℃に加熱する。プリフォームは炉の中を通過するにつれて、その端部が徐々に軟化し、その軟化した端部から光ファイバが線引きされる。

線引きされると、光ファイバは冷却部を通過し、それから光ファイバに透明な、あるいは無色の紫外線硬化型液状の被覆材を塗布する１つ、あるいは複数の被覆部、あるいは被覆用金型を通過する。その後、被覆された光ファイバは紫外線照射装置のような硬化装置を通過し、そこで塗布された被覆は硬化され固められる。状況に応じて、無色の２次被覆、および／あるいは着色インク被覆などの追加的な被覆が塗布される。上に議論したように、多くの光ファイバ製造者は被覆と着色の製造工程をひとつに合わせて行う。通常、着色済み２次被覆材が１次被覆の上に塗布され、その後硬化される。

図１は、本発明の実施例による光ファイバ着色被覆システム１０の簡略化した概略図である。システムは最初に所望の被覆色の着色材が満たされている１つ、あるいは複数の貯蔵容器を含む。例えば、システム１０は所望の着色被覆用の着色材が満たされている第１の貯蔵容器１２、および同じ所望の着色被覆用の着色材が満たされている第２の貯蔵容器１４を含む。

複数の着色材貯蔵容器を使用することは、一方の貯蔵容器を着色材を供給するために使っている間に、他の貯蔵容器は脱ガスを行い着色材を再充填することが可能になる。こうして、システム１０は必要に応じて連続して運転できる、つまり、システム１０はいずれかの貯蔵容器に着色材を再充填するために停止する必要はない。貯蔵容器は１つ、あるいは複数の秤１６、１８、あるいは各容器の中の着色材のレベルセンサとして機能する適当な装置に載せられる。

本発明の実施例によれば、貯蔵容器は実際の着色被覆よりも濃い濃縮着色材が満たされる。従来のシステムは、光ファイバの被覆にちょうど合った濃度のあらかじめ混合された着色被覆材が満たされた貯蔵容器を有する。以下に議論するように、本発明の実施例によれば、光ファイバの被覆に使われる着色被覆材を供給するために貯蔵容器中の着色材は制御された状態で従来の被覆材と混合される。本発明の実施例によるこの方法では、着色材の貯蔵容器は従来のシステムで必要とするサイズよりもかなり小さい。

例えば、１メガメータプリフォーム（つまり、１，０００ｋｍの光ファイバが線引きされるプリフォーム）から線引きした光ファイバを被覆するためには、貯蔵容器はおおよそ４ｋｇだけの着色材を入れられればよい。それに対して、従来のシステムではそれぞれの貯蔵容器はおおよそ２５ｋｇの着色被覆材を入れられるだけの大きさでなければならない。本発明の実施例によれば、貯蔵容器の寸法が小さいことが全システム１０をより小型でより低価格にする。

比較的小型の貯蔵容器を使用することは、通常、着色材の流量調節のために質量流量制御装置、あるいはニードルバルブを使用する場合に必要な加圧式の貯蔵容器を使用するときに特に好都合である。加圧式貯蔵容器は相対的に重く、高価であるので、それはコストのためにも可能な限り小さくあるべきである。また、貯蔵容器がより小さくなるとシステムの可搬性という点で好都合なより小型のシステムが可能になる。この点については以下により詳細に議論されよう。

第１の貯蔵容器１２が第１の供給ライン２２、および第１のバルブ２４によって、また第２の貯蔵容器１４が第２の供給ライン２６、および第２のバルブ２８によって共通の供給ライン３４にそれぞれ接続されている。共通の供給ライン３２は流量制御装置３４に接続されている。流量制御装置３４は、例えば、容積移送式ポンプ、往復動ポンプ、定量ポンプ、あるいは質量流量制御装置など適切な流量制御装置であればいずれの型でもよい。流量制御装置３４は着色材の流れを、したがって着色材供給ライン３６に送られる着色材の量を制御する。

着色材供給ライン３６は第３のバルブ３８を経て被覆用金型供給ライン４２に接続され、それは被覆用金型４４に接続されている。また、２次被覆材供給ライン４６が第４のバルブ４８を経て被覆用金型供給ライン４２に接続されている。流量制御装置３４の速度は光ファイバ線引き塔の線引き速度につり合うように制御、あるいは調節される。こうして、流量制御装置３４は一定量の着色材を送り出し、被覆材と混合し、一定の色濃度の着色被覆材を被覆用金型４４に供給する。一定の濃度に着色材を混合した被覆材は被覆用金型４４を通過する光ファイバに均一な厚さの着色被覆が塗布されることを可能にする。

本発明の実施例によれば、貯蔵容器１２、１４、流量制御装置３４、およびその他の着色材供給システム１０の構成要素は車輪のついた運搬台５２など可動式の台、あるいは基板に搭載することが可能である。この方法により、システム１０はいろいろな場所の間、例えば、いろいろなファイバ線引き塔の間を移動可能である。着色材供給システム１０が可搬であることは既存のファイバ製造設備に大きな自由度をもたらす。

例えば、ある所定のファイバ製造設備においてそれぞれの線引き塔は線引きとともに、光ファイバを任意の適当な色に着色することが可能になるであろう。しかし、一般に従来の設備構成はそれぞれの色に対して別々の供給ラインを要するので、それぞれの線引き塔は、ある所定の時点においては一色の光ファイバだけしか線引きすることが出来ない。

従来のファイバ着色技術は着色済み２次被覆材を使う。例えば、従来のファイバ着色処理の簡単な図解を示す図２ａを参照のこと。光ファイバ６２は光ファイバに無色の１次被覆材を塗布する１次被覆用金型６４を通過する。それから、光ファイバ６２は１次被覆の上に２次被覆を塗布する２次被覆用金型６６を通過する。２次被覆用金型には着色被覆材供給ライン６９を通して着色済み２次被覆材６８が供給される。その後、着色被覆された光ファイバは１次、および２次被覆を固化させる固化装置（図示せず）を通過する。

それに対して、図２ｂに示すように、本発明の実施例によれば、２次（あるいは１次）被覆用金型に無色の被覆材７２と着色材７４とが供給される。２次被覆材と着色材の供給の仕組みによって、着色材は２次被覆の表面に、あるいは１次被覆層と２次被覆層の間に分離した層として被覆用金型６６を経て供給される。また、本発明の別の実施例によれば、着色材は制御された状態で無色の２次被覆材と混合され、１次被覆層の上に着色２次被覆層として供給される着色済み２次被覆材を形成する。

被覆用金型の中で着色材を２次被覆材と直接混合することは、２次被覆材をあらかじめ混合するよりも、貯蔵容器に必要なスペースが少なくてすむ。なぜなら、着色材の貯蔵容器は混合済み着色被覆材の貯蔵容器よりも小さいからである。また、上に議論したように、システム１０の可搬性は従来の装置構成に数多くの利点をもたらす。

図３には、本発明の実施例による光ファイバを着色被覆する製法８０の簡単なブロック図を示す。製法８０のある工程８２は、コア領域とクラッド領域を持つ光ファイバを供給することである。先に議論したように、プリフォームから引かれる光ファイバはコア領域とクラッド領域を含む。ガラスファイバは１層、あるいは複数の被覆、つまり、１次被覆、および２次被覆をかけられる。

製法８０の他の工程８４は、着色材と被覆材を被覆用金型の中に制御しながら流すことである。先の議論のように、流量制御装置、あるいは他の適当な装置が着色材を従来の被覆材といっしょに所望の制御された割合で被覆用金型の中に送り込む。着色材と被覆材とは混じり合って着色被覆を形成する。例えば、図１に示すように、着色材は２次被覆材と混合され、光ファイバの表面に着色された２次被覆を形成する。しかしながら、本発明の実施例によれば、着色材はどのような被覆材とも、例えば、１次被覆材、２次被覆材、３次被覆材、あるいは何か他の被覆材と混合され得る。

製法８０の他の工程８６は、光ファイバを着色被覆材で被覆することである。光ファイバが被覆用金型を通過するときに、着色被覆材が光ファイバに塗布される。製法８０の他の工程８８は、着色被覆された光ファイバを硬化させることである。通常、被覆はＵＶ硬化型被覆材であり、被覆は被覆された光ファイバをＵＶ照射装置のような硬化装置を通すことにより硬化される。

これまで述べたことは単に実施が可能な本発明の好ましい実施例の数例を示すが、本発明の精神と範囲から逸脱することなく種々の改良、変更が行われ得るものであり、またそのような改良、変更は以下に添付する請求の範囲内に含まれるものであることを当業者は理解するべきである。

本発明の実施例による光ファイバ着色被覆システムの簡単な概略図。 従来の光ファイバ被覆処理の簡単な概略図。 本発明の実施例による光ファイバ被覆処理の簡単な概略図。 本発明の実施例による光ファイバを着色被覆する方法の簡単なブロック図。

符号の説明

１０ 光ファイバ着色被覆装置
１２、１４ 貯蔵容器
１６、１８ 秤
２２、２６ 第１、第２の供給ライン
２４、２８、３８、４８ 第１〜第４のバルブ
３２ 共通の供給ライン
３４ 流量制御装置
４２ 被覆用金型供給ライン
４４ 被覆用金型
４６ ２次被覆材供給ライン
５２ 車輪付き運搬台
６２ 光ファイバ
６４ １次被覆用金型
６６ ２次被覆用金型
６８ 着色済み２次被覆材
６９ 着色被覆材
７２ 無色の被覆材
７４ 着色材
８０ 光ファイバを着色被覆する製法
８２、８４、８６，８８ 工程

Claims (15)

1. 光ファイバに着色被覆材を被覆するシステムであって、当該装置が、着色材を保持可能な寸法の複数の着色材貯蔵容器、および前記着色材貯蔵容器からの着色材の流れを制御するように少なくとも一つの前記着色材貯蔵容器に操作可能に接続された流速制御装置とを含み、前記流速制御装置が被覆用金型供給ラインに行く被覆材供給ラインと接続している着色材供給ラインを含み、前記流速制御装置が前記被覆材供給ラインから被覆材と共に前記被覆用金型供給ラインに送られる着色材の量を制御することを特徴とする光ファイバに着色被覆材を被覆するシステム。
2. 前記複数の着色材貯蔵容器、および前記流量制御装置を保持可能な寸法の可動式の運搬台をさらに含み、前記可動式運搬台が前記複数の着色材貯蔵容器、および前記流量制御装置を被覆用金型供給ラインに着色材を供給するに適した場所に運ぶことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバに着色被覆材を被覆するシステム。
3. 前記流量制御装置が容積移送式（positive-displacement）ポンプをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバに着色被覆材を被覆するシステム。
4. 前記流量制御装置が往復動（reciprocating）ポンプをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバに着色被覆材を被覆するシステム。
5. 前記流量制御装置が定量（metering）ポンプをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバに着色被覆材を被覆するシステム。
6. 前記流量制御装置が質量流量制御装置をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバに着色被覆材を被覆するシステム。
7. 前記少なくとも一つの着色材貯蔵容器の中の着色材のレベルを検知するために前記少なくとも一つの着色材貯蔵容器に操作可能に接続されるセンサをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバに着色被覆材を被覆するシステム。
8. 着色被覆された光ファイバの製造方法であって、コア領域およびクラッド領域を有する光ファイバを供給する工程と、着色材と光ファイバ被覆材とが混じり合って着色光ファイバ被覆材を形成するように前記着色材および前記光ファイバ被覆材を光ファイバ被覆用金型の中に制御しながら流し込む工程と、前記光ファイバを前記光ファイバ被覆用金型を通過させることにより前記着色被覆材で光ファイバを被覆する工程と、着色被覆された前記光ファイバを固化装置を通過させることにより着色被覆を硬化させる工程とを含むことを特徴とする着色被覆された光ファイバの製造方法。
9. 前記制御工程が、流量制御装置により複数の着色材貯蔵容器から着色材を制御しながら流すことをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の着色被覆された光ファイバの製造方法。
10. 前記制御工程が、合流して前記光ファイバ被覆用金型への供給ラインを形成するそれぞれの供給ラインを通して前記着色剤と前記光ファイバ被覆材とを混合することさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の着色被覆された光ファイバの製造方法。
11. 前記制御工程が着色材の流れを制御するために容積移送式ポンプを使用することを特徴とする請求項８に記載の着色被覆された光ファイバの製造方法。
12. 前記制御工程が着色材の流れを制御するために往復動ポンプを使用することを特徴とする請求項８に記載の着色被覆された光ファイバの製造方法。
13. 前記制御工程が着色材の流れを制御するために定量ポンプを使用することを特徴とする請求項８に記載の着色被覆された光ファイバの製造方法。
14. 前記制御工程が着色材の流れを制御するために質量流量制御装置を使用することを特徴とする請求項８に記載の着色被覆された光ファイバの製造方法。
15. 制御工程が前記複数の着色材貯蔵容器の少なくとも一つの着色材のレベルを検出することをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の着色被覆された光ファイバの製造方法。
    

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