JP2022115744A

JP2022115744A - 光ファイバ心線の製造方法

Info

Publication number: JP2022115744A
Application number: JP2021012494A
Authority: JP
Inventors: 稔笠原; Minoru Kasahara; 邦彬石附; Kuniaki Ishizuki; 昌宏矢部; Masahiro Yabe; 光洋岩屋; Mitsuhiro Iwaya
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2021-01-28
Filing date: 2021-01-28
Publication date: 2022-08-09

Abstract

【課題】製造後に更なる紫外線が照射される場合に、プライマリ層の硬化を十分に抑制し、マイクロベンドロスを効果的に回避することができる光ファイバ製造方法を提供すること。【解決手段】ファイバ母材から光ファイバ裸線を線引きする工程と、前記光ファイバ裸線の周囲に第１紫外線硬化型樹脂を塗布する工程と、酸素濃度が２％よりも高い雰囲気で前記第１紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射する第１照射工程と、前記第１紫外線硬化型樹脂の周囲に第２紫外線硬化型樹脂を塗布する工程と、前記第２紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射する第２照射工程と、前記第２照射工程の後に、前記第１紫外線硬化型樹脂および前記第２紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射する第３照射工程と、を備えることを特徴とする光ファイバの製造方法。【選択図】図３

Description

本発明は、光ファイバ心線の製造方法に関する。

光ファイバ心線において、光ファイバ裸線を覆うプライマリ層およびセカンダリ層を紫外線硬化型樹脂によって所望のヤング率に設定する技術が知られている（特許文献１、２）。例えば、プライマリ層のヤング率は低く設定され、プライマリ層は光ファイバ裸線に加わる外力を緩衝し、光ファイバ裸線の微小変形による光の伝送損失（マイクロベンドロス）を抑えることができる。また、セカンダリ層のヤング率はプライマリ層のヤング率よりも高く設定され、セカンダリ層は光ファイバ裸線およびプライマリ層を外力から保護している。

特開２０１８－１７７６３０号公報特許第６５７６９９５号公報

光ファイバ心線は、製造後において、紫外線の照射を伴う着色工程あるいはテープ化工程を経る場合がある。このため、プライマリ層の硬化は、セカンダリ層を透過した紫外線によっても進行し、プライマリ層の硬化を十分に抑制することができず、マイクロベンドロスを効果的に回避することができないという問題が生じ得る。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、製造後におけるプライマリ層の硬化を十分に抑制することができる光ファイバ心線の製造方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、ファイバ母材から光ファイバ裸線を線引きする線引き工程と、前記光ファイバ裸線の周囲に第１紫外線硬化型樹脂を塗布する第１塗布工程と、前記第１塗布工程の後に、２％よりも高い第１酸素濃度の雰囲気において、前記光ファイバ裸線に向けて第１波長領域の紫外線を照射する第１照射工程と、前記第１紫外線硬化型樹脂の周囲に第２紫外線硬化型樹脂を塗布する第２塗布工程と、前記第２塗布工程の後に、前記光ファイバ裸線に向けて前記第１波長領域と異なる第２波長領域の紫外線を照射する第２照射工程と、前記第２照射工程の後に、前記光ファイバ裸線に向けて前記第１波長領域の紫外線を照射する第３照射工程とを備えることを特徴とする光ファイバ心線の製造方法が提供される。

本発明によれば、製造後に更なる紫外線が照射される場合に、プライマリ層の硬化を十分に抑制し、マイクロベンドロスを効果的に回避することができる。

第１実施形態に係る製造方法により製造される光ファイバ着色心線の断面図である。第１実施形態に係る製造方法により製造される光ファイバリボンの断面図である。第１実施形態に係る製造方法に用いる製造装置の模式図である。第１実施形態に係る第１照射装置の構造を示す概略断面図である。第１実施形態に係る製造方法のフローチャートである。第２実施形態に係る製造方法に用いる製造装置の模式図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。各図面を通じて共通する機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略又は簡略化することがある。

［第１実施形態］
図１、図２は第１実施形態に係る製造方法により製造される光ファイバ心線である。図１は、第１実施形態に係る製造方法により製造される光ファイバ着色心線の断面図である。光ファイバ心線１は、光ファイバ裸線２と、光ファイバ裸線２の外周に被覆されたプライマリ層３と、プライマリ層３の外周に被覆されたセカンダリ層４とを備える。光ファイバ着色心線は、光ファイバ心線１の外周に被膜された着色層５を更に備える。光ファイバ着色心線は、プライマリ層３、セカンダリ層４及び着色層５の３層の被覆層により被覆される。図２は、第１実施形態に係る製造方法により製造される光ファイバリボンの断面図である。光ファイバリボンは、接着層６を介して複数の光ファイバ心線１を帯状に束ねることによって構成される。

光ファイバ裸線２は、例えば石英系ガラス等から形成され、光を伝達する。プライマリ層３、セカンダリ層４、着色層５、接着層６は、それぞれ紫外線照射により紫外線硬化型樹脂を硬化させることによって形成される。紫外線硬化型樹脂は、紫外線照射によって重合可能なものであれば特に限定されるものではない。紫外線硬化型樹脂は、例えば、光ラジカル重合などにより重合可能なものである。紫外線硬化型樹脂は、例えば、ポリエーテル系ウレタン（メタ）アクリレート及びポリエステル系ウレタン（メタ）アクリレートのようなウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレートなどの紫外線照射により重合及び硬化するエチレン性不飽和基などの重合性不飽和基を有する紫外線硬化型樹脂であり、重合性不飽和基を少なくとも２つ有するものであることが好ましい。紫外線硬化型樹脂における重合性不飽和基としては、例えば、ビニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基などの不飽和二重結合を有する基、プロパルギル基などの不飽和三重結合を有する基などが挙げられる。これらの中でも、アクリロイル基、メタクリロイル基が重合性の面で好ましい。紫外線硬化型樹脂は、紫外線照射により重合を開始して硬化するモノマー、オリゴマー又はポリマーであり得るが、好ましくはオリゴマーである。なお、オリゴマーとは、重合度が２～１００の重合体である。また、本明細書において、「（メタ）アクリレート」とは、アクリレート及びメタクリレートの一方又は両方を意味する。

ポリエーテル系ウレタン（メタ）アクリレートとは、ポリエーテル骨格を有するポリオールと、有機ポリイソシアネート化合物及びヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートとの反応物のように、ポリエーテルセグメント、（メタ）アクリレート及びウレタン結合を有する化合物である。また、ポリエステル系ウレタン（メタ）アクリレートとは、ポリエステル骨格を有するポリオールと、有機ポリイソシアネート化合物及びヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートとの反応物のように、ポリエステルセグメント、（メタ）アクリレート及びウレタン結合を有する化合物である。

さらに、紫外線硬化型樹脂は、オリゴマーおよび光重合開始剤に加えて、例えば希釈モノマー、光増感剤、連鎖移動剤および各種添加剤を含んでもよい。希釈モノマーとしては、単官能（メタ）アクリレート又は多官能（メタ）アクリレートが用いられる。ここで、希釈モノマーとは、紫外線硬化型樹脂を希釈するためのモノマーを意味する。

本実施形態において、プライマリ層３およびセカンダリ層４のそれぞれの紫外線硬化型樹脂の光重合開始剤は、互いに異なる波長領域において感度を有することが望ましい。例えば、プライマリ層３の光重合開始剤は紫外線発光ダイオードなどのＵＶＬＥＤランプの波長領域において感度を有し、セカンダリ層４の光重合開始剤は蛍光管などのＵＶランプの波長領域において感度を有し得る。

プライマリ層３は、好ましくは０．２～３ＭＰａ、さらに好ましくは０．２～１ＭＰａのヤング率を有する軟質層であり、光ファイバ裸線２に加わる外力を緩衝するための機能を有している。セカンダリ層４は、好ましくは５００～２０００ＭＰａのヤング率を有する硬質層であり、光ファイバ裸線２およびプライマリ層３を外力から保護するための機能を有している。着色層５は、光ファイバ心線１を識別するために着色されている。

本実施形態に係る光ファイバは、図１、図２に示された構成に限定されない。例えば、光ファイバ裸線２は４層以上の層により被覆されてもよい。あるいは、光ファイバ着色心線または光ファイバリボンがシースにより収容された形態をとってもよい。また、着色されたセカンダリ層４を光ファイバ着色心線の最外層としてもよい。セカンダリ層４が着色される場合には、顔料や滑剤等を混合した着色剤をセカンダリ層４に添加することによって、セカンダリ層４が着色される。着色されたセカンダリ層４における着色剤の含有量は、着色剤に含まれる顔料の含有量や紫外線硬化型樹脂等の他の成分の種類等により適宜決定され得る。

光ファイバ裸線２の直径は、８０～１５０μｍであり、好ましくは１２４～１２６μｍであり得る。プライマリ層３の厚さは、１０～６０μｍであり得る。セカンダリ層４の厚さは、１０～６０μｍであり得る。また、着色層５の厚さは、数μｍ程度であり得る。

図３は、第１実施形態に係る製造方法に用いる製造装置１０の模式図である。製造装置１０は、ヒータ１１、第１塗布装置１２、第１照射装置１３、第２塗布装置１４、第２照射装置１５、第３照射装置１６、塗布装置１７、照射装置１８、ガイドローラ１９、および巻取り装置２０を有する。製造装置１０は、ファイバ母材７から光ファイバ心線１を製造する装置である。ファイバ母材７は、例えば石英系のガラスからなり、ＶＡＤ法、ＯＶＤ法、ＭＣＶＤ法など周知の方法により製造される。ヒータ１１は、テープヒータ、リボンヒータ、ラバーヒータ、オーブンヒータ、セラミックヒータ、ハロゲンヒータなどの任意の熱源であり得る。ファイバ母材７の端部は、ファイバ母材７の周囲に配置されたヒータ１１によって加熱されて溶融し、線引きされて光ファイバ裸線２が引き出される。以下、線引きされた光ファイバ裸線２が進行する方向を単に「搬送方向」と記載することがある。

ヒータ１１の下方には、第１塗布装置１２が設けられる。第１塗布装置１２には、プライマリ層３の被覆材料（第１紫外線硬化型樹脂ともいう）が保持される。第１塗布装置１２によって光ファイバ裸線２の周囲に第１紫外線硬化型樹脂が塗布される。第１塗布装置１２の下方には、第１照射装置１３が設けられる。第１照射装置１３は、ＵＶＬＥＤランプを含む紫外線光源を備える。ＵＶＬＥＤランプは、例えば、紫外線発光ダイオード等の半導体素子により構成され、低消費電力という利点を有している。第１紫外線硬化型樹脂が塗布された光ファイバ裸線２は、第１照射装置１３に入り、２％よりも高い第１酸素濃度の雰囲気において、第１紫外線硬化型樹脂に紫外線が照射される。第１照射装置１３によって照射される紫外線は、第１紫外線硬化型樹脂を硬化させる第１波長領域に設定される。その結果、第１紫外線硬化型樹脂は硬化され、プライマリ層３を形成する。

第１照射装置１３の下方には、第２塗布装置１４が設けられる。第２塗布装置１４には、セカンダリ層４の被覆材料（第２紫外線硬化型樹脂ともいう）が保持される。第２塗布装置１４によってプライマリ層３の周囲に第２紫外線硬化型樹脂が塗布される。第２塗布装置１４の下方には、第２照射装置１５が設けられる。第２照射装置１５は、ＵＶランプを含む紫外線光源を備える。ＵＶランプは、例えば、メタルハライドランプ、水銀ランプ等の蛍光管により構成され得る。第２紫外線硬化型樹脂が塗布された光ファイバ裸線２は、第２照射装置１５に入り、第２紫外線硬化型樹脂に紫外線が照射される。第２照射装置１５によって照射される紫外線は、第２紫外線硬化型樹脂を硬化させ、第２波長領域に設定される。その結果、第２紫外線硬化型樹脂は硬化され、セカンダリ層４を形成する。なお、第１波長領域は、第２波長領域と異なる波長領域である。これにより、第１波長領域あるいは第２波長領域の紫外線を照射することで、光ファイバ裸線２の周囲に被覆された第１紫外線硬化型樹脂、第２紫外線硬化型樹脂を選択的に硬化させることができる。

第２照射装置１５の下方には、第３照射装置１６が設けられる。第３照射装置１６は、第１照射装置１３と同様に構成され、紫外線光源としてＵＶＬＥＤランプを備えるが、ＵＶＬＥＤに代えてＵＶランプを備えてもよい。第３照射装置１６によって照射される紫外線は、第１紫外線硬化型樹脂を硬化させる第１波長領域に設定される。プライマリ層３、セカンダリ層４が光ファイバ裸線２に被覆され、光ファイバ心線１が形成される。光ファイバ心線１は、第３照射装置１６の下方に設けられたガイドローラ１９によってガイドされる。第３照射装置１６は、第１波長領域の紫外線に加えて第２波長領域の紫外線を照射するように更に構成されてもよい。第２照射装置１５、第３照射装置１６の紫外線照射によって、セカンダリ層４の硬化が進行し、セカンダリ層４はプライマリ層３に比べて十分なヤング率を有する硬質層となる。例えば、光ファイバ心線の製造後において、プライマリ層３のヤング率は０．２～３ＭＰａ、セカンダリ層４のヤング率は５００～２０００ＭＰａであることが望ましい。

第２照射装置１５による紫外線照射の終了から、第３照射装置１６による紫外線照射の開始までの時間はできるだけ短いことが好ましく、例えば０．０５秒未満であることが望ましい。これにより、第２紫外線硬化型樹脂の硬化熱等によって第１紫外線硬化型樹脂の温度が上昇した後、第１紫外線硬化型樹脂が十分に高温な状態において紫外線照射がなされ得る。これにより、第１紫外線硬化型樹脂の硬化の進行を十分に抑制することができる。本実施形態においては、第３照射装置１６は、第３照射装置１６における搬送方向が光ファイバ裸線２の線引き方向と同じとなるように、配されている。このため、第２照射装置１５による紫外線照射の終了から、第３照射装置１６による紫外線照射の開始までの時間を特に短くすることができ、上述の効果をさらに高めることが可能となる。

第３照射装置１６の下方には、塗布装置１７が設けられる。塗布装置１７は、着色層５の被覆材料（着色層材料ともいう）を保持する。塗布装置１７によって、光ファイバ心線１の周囲に着色層材料が塗布される。塗布装置１７の搬送方向に、照射装置１８が設けられる。照射装置１８は、第３照射装置１６と同様に構成される。光ファイバ心線１は照射装置１８に入り、着色層材料に紫外線が照射される。その結果、紫外線硬化型樹脂を主な成分とする着色層５が形成される。光ファイバ心線１に着色層５が被膜され、光ファイバ着色心線が形成される。光ファイバ着色心線は、ガイドローラ１９にガイドされ、巻取り装置２０に巻き取られる。塗布装置１７には、着色層材料に代えて、接着層６の被覆材料が保持されてもよい。なお、光ファイバ心線１は、塗布装置１７による紫外線硬化型樹脂の塗布および照射装置１８による紫外線の照射を行わず巻取り装置２０に巻き取られてもよい。この場合、光ファイバ心線１には、巻き取られた後に塗布装置１７および照射装置１８によって、着色層５または接着層６が別途被膜されてもよい。

なお、光ファイバ心線１は、セカンダリ層４の硬化を完全に進行させた後にガイドローラ１９によってガイドされることが望ましい。これにより、ガイドローラ１９との接触の際に未硬化の紫外線硬化型樹脂が付着する事態を防ぐことができる。

図４は、第１照射装置１３の構造を示す概略断面図である。図４は、光ファイバ裸線２の搬送方向に平行な面における第１照射装置１３の断面図を示している。

図４に示されているように、第１照射装置１３は、筐体１３１、石英管１３２、照射部１３３、ＵＶＬＥＤランプ１３４、反射板１３５、上部キャップ１３６および下部キャップ１３７を有する。

筐体１３１は、側壁と２つの底壁を備える箱状をなしている。筐体１３１は、頑丈な金属から構成され得るが、筐体１３１の材料は特定の材料に限定されない。石英管１３２は、筐体１３１の２つの底壁を貫通するように設けられる。石英管１３２は、例えば、石英系ガラス等から形成され、紫外線を透過させる。光ファイバ裸線２は、石英管１３２を通ることによって、第１照射装置１３を通過する。

照射部１３３は、筐体１３１の内部に収容され、石英管１３２を取り囲むように配置される。ＵＶＬＥＤランプ１３４は、照射部１３３に設けられる。ＵＶＬＥＤランプ１３４から照射された紫外線は、石英管１３２を透過し、光ファイバ裸線２に塗布された第１紫外線硬化型樹脂に吸収される。反射板１３５は、筐体１３１の内部に収容され、石英管１３２および照射部１３３を取り囲むように配置される。ＵＶＬＥＤランプ１３４から照射された紫外線の一部は、反射板１３５によって反射される。反射板１３５により反射された紫外線も、石英管１３２を透過し、光ファイバ裸線２に塗布された第１紫外線硬化型樹脂に吸収される。反射板１３５を設けることによって、ＵＶＬＥＤランプ１３４から照射された紫外線を効率よく第１紫外線硬化型樹脂に吸収させることができる。

照射部１３３、ＵＶＬＥＤランプ１３４および反射板１３５のそれぞれは、図４で示される個数および配置に限定されない。また、照射部１３３、ＵＶＬＥＤランプ１３４および反射板１３５は、光ファイバ裸線２の全面に紫外線が照射されるように設けられることが望ましい。例えば、光ファイバ裸線２の軸に直交する面において、光ファイバ裸線２の軸を中心とした円周上に複数のＵＶＬＥＤランプ１３４が設けられることが好ましい。また、光ファイバ裸線２の全面がＵＶＬＥＤランプ１３４の直接光に照射される必要はなく、一部の面が反射板１３５による反射光のみに照射されてもよい。

なお、筐体１３１には、給気口１３１ａ、排気口１３１ｂが設けられる。給気口１３１ａは筐体１３１内に冷却用ガスを給気し、排気口１３１ｂは筐体１３１外に冷却用ガスを排気する。筐体１３１内に収容されたＵＶＬＥＤランプ１３４は、冷却用ガスによって冷却される。なお、ＵＶＬＥＤランプ１３４は、紫外線の照射に伴う発熱によって劣化し得る。給気口１３１ａ、排気口１３１ｂを設けることによって、筐体１３１内に冷却用ガスが循環し易くなり、ＵＶＬＥＤランプ１３４を冷却し、ＵＶＬＥＤランプ１３４の劣化を効果的に抑制することができる。

上部キャップ１３６は筐体１３１の上方の底壁に設けられ、上方の底壁を貫通した石英管１３２を収容する。下部キャップ１３７は筐体１３１の下方の底壁に設けられ、下方の底壁を貫通した石英管１３２を収容する。また、上部キャップ１３６には給気口１３６ａが設けられ、下部キャップ１３７には排気口１３７ａが設けられる。給気口１３６ａを介して酸素ガスが筐体１３１内に給気され、酸素ガスは排気口１３７ａを介して筐体１３１の外部へ排気される。後述するように、酸素ガスは、プライマリ層３の硬化を抑制させるため、２％よりも高い酸素濃度を有することが好ましい。酸素ガスの酸素濃度は、２％以上であれば特に限定されないが、２～２０％、好ましくは３～１０％の酸素濃度に設定され得る。あるいは、酸素ガスとして空気を用いてもよい。酸素ガスは、その他の成分として窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを含み得る。上部キャップ１３６、石英管１３２、下部キャップ１３７の内部は、酸素ガスによって満たされる。これにより、所定の酸素濃度の雰囲気下で光ファイバ裸線２に紫外線を照射することができる。なお、下部キャップ１３７の給気口１３７ａを介して酸素ガスが筐体１３１内に給気され、上部キャップ１３６の排気口１３６ａを介して筐体１３１の外部へ酸素ガスが排気されてもよい。

図５は、第１実施形態に係る製造方法のフローチャートである。まず、ファイバ母材７から光ファイバ裸線２を線引きする線引き工程が行われる。次に、第１塗布工程において、第１塗布装置１２は、線引きされた光ファイバ裸線２の周囲に第１紫外線硬化型樹脂を塗布する（ステップＳ１０１）。次に、第１照射工程において、第１照射装置１３は、２％よりも高い第１酸素濃度の雰囲気において、光ファイバ裸線２に向けて第１波長領域の紫外線を照射し、プライマリ層３を形成する（ステップＳ１０２）。続いて、第２塗布工程において、第２塗布装置１４はプライマリ層３の周囲に第２紫外線硬化型樹脂を塗布する（ステップＳ１０３）。その後、第２照射工程において、第２照射装置１５は光ファイバ裸線２に向けて第１波長領域と異なる第２波長領域の紫外線を照射し、セカンダリ層４を形成する（ステップＳ１０４）。そして、第３照射工程において、第３照射装置１６は、光ファイバ裸線２に向けて第１波長領域の紫外線を照射し、プライマリ層３の第１紫外線硬化型樹脂において硬化反応を生じさせる（ステップＳ１０５）。その後、塗布装置１７は、光ファイバ心線１の周囲に着色層材料を塗布し（ステップＳ１０６）、紫外線を照射して着色層５を形成する（ステップＳ１０７）。以上により、着色層５が被覆された光ファイバ心線１が得られる。なお、塗布装置１７による紫外線硬化型樹脂の塗布（ステップＳ１０６）および照射装置１８による紫外線照射（ステップＳ１０７）は、光ファイバ心線１を巻取り装置２０によって巻き取った後に別途行われてもよい。

光ファイバ心線の製造工程において、光ファイバ心線１を形成した後、着色層５を形成する際の紫外線照射（ステップＳ１０７）によりプライマリ層３が硬化し得る。より具体的には、セカンダリ層４、着色層５、セカンダリ層４が着色されている場合には着色されたセカンダリ層４を透過した紫外線がプライマリ層３に吸収され、プライマリ層３の硬化がさらに進行し得る。紫外線硬化型樹脂が硬化し過ぎると、プライマリ層３のヤング率が高くなり、プライマリ層３は光ファイバ裸線２に加わる外力を十分に緩衝することが困難となり得る。この結果、マイクロベンドロスが生じ得る。

本実施形態によれば、第１照射工程（ステップＳ１０２）において、酸素濃度が２％よりも高い雰囲気で第１紫外線硬化型樹脂の硬化が進行する。このとき、酸素と光重合開始剤との反応および酸素と成長ポリマーラジカルとの反応が起き、第１紫外線硬化型樹脂の硬化の進行が抑制される。

また、第２照射工程（ステップＳ１０４）において、高いヤング率を有するセカンダリ層４を形成する過程で、重合反応が繰り返し生じ、多量の硬化熱が発生する。このとき、プライマリ層３の第１紫外線硬化型樹脂の温度はセカンダリ層４の硬化熱等によって上昇する。続く第３照射工程（ステップＳ１０５）において、第１波長領域の紫外線はプライマリ層３の第１紫外線硬化型樹脂において硬化反応を生じさせるが、第１紫外線硬化型樹脂は高温となっているため、硬化の進行が抑制される。

したがって、本実施形態によれば、光ファイバ心線１の製造後に更なる紫外線が照射された場合においても、プライマリ層３の硬化が十分に抑制され、マイクロベンドロスを効果的に回避することが可能となる。

なお、本実施形態において、第２紫外線硬化型樹脂の塗布は、第１紫外線硬化型樹脂が硬化された状態で行われてもよく、第１紫外線硬化型樹脂が十分に硬化されていない状態で行われてもよい。すなわち、本実施形態の製造方法は、Ｗｅｔ－Ｏｎ－Ｄｒｙ方式、Ｗｅｔ－Ｏｎ－Ｗｅｔ方式のどちらの方式にも用いることができる。Ｗｅｔ－Ｏｎ－Ｄｒｙ方式を採用する場合、第１塗布装置１２には第１紫外線硬化型樹脂のみが保持され、第２塗布装置１４には第２紫外線硬化型樹脂が保持される。このとき、第１塗布工程（ステップＳ１０１）における第１紫外線硬化型樹脂の塗布、第１照射工程（ステップＳ１０２）におけるプライマリ層３の形成、第２塗布工程（ステップＳ１０３）における第２紫外線硬化型樹脂の塗布のそれぞれが別工程として実行される。一方、Ｗｅｔ－Ｏｎ－Ｗｅｔ方式を採用する場合、第１塗布装置１２には第１紫外線硬化型樹脂と第２紫外線硬化型樹脂とが別々に保持される。この場合、製造装置１０は、必ずしも第２塗布装置１４を有することを要しない。このとき、第１塗布工程（ステップＳ１０１）において、第１紫外線硬化型樹脂の塗布と第２紫外線硬化型樹脂の塗布とが行われ、第２塗布工程（ステップＳ１０３）を省くことができる。

［第２実施形態］
続いて、第２実施形態に係る製造方法を図６を参照しながら説明する。本実施形態は、セカンダリ層４の第２塗布工程と第２照射工程との間に追加の第４照射工程を行う点において第１実施形態と異なる。

図６は、第２実施形態に係る製造方法に用いる製造装置１０の模式図である。第２塗布装置１４の下方、かつ、第２照射装置１５の上方に、第４照射工程を行うための第４照射装置２１が設けられる。第４照射装置２１は、セカンダリ層４の第２紫外線硬化樹脂を硬化させる紫外線光源を備える。第４照射装置２１の紫外線光源は、ＵＶＬＥＤランプまたはＵＶランプであり得るが、第２波長領域の紫外線を照射可能であることが望ましい。第４照射装置２１は、第２酸素濃度の雰囲気下で、第２照射装置１５と同様に紫外線を光ファイバ裸線２に向けて照射することによって第２紫外線硬化型樹脂を硬化させる。ここで、第２酸素濃度は適宜設定され得るが、後述するように、第１酸素濃度と第２酸素濃度との平均酸素濃度は２％を超えることが望ましい。

本実施形態においても、第１紫外線硬化型樹脂の高温硬化および酸素による硬化阻害によって、第１実施形態と同様の効果を有する光ファイバ心線１の製造方法が提供される。さらに、本実施形態においては、第２照射工程および第４照射工程によって、異なる紫外線照射条件においてセカンダリ層４の第２紫外線硬化型樹脂の硬化を段階的に行うことができる。

なお、第２照射工程および第４照射工程における紫外線光源、酸素濃度などの照射条件は適宜変更可能である。例えば、紫外線光源としてＵＶランプを用いる場合、十分な光量の紫外線照射を行うことができ、セカンダリ層４のヤング率を高め、表面を十分に硬化させることができる。これにより、セカンダリ層４とガイドローラ１９とが接触する際の削れを抑制することができる。一方、紫外線光源としてＵＶＬＥＤランプを用いる場合、紫外線照射に伴う消費電力を抑えることができる。例えば、第４照射工程においては、表面硬化に必要な光量は、低消費電力のＵＶＬＥＤランプで十分に得ることができる。また、後の第２照射工程においては、十分な光量を確保できるＵＶランプを用いて、セカンダリ層４の内部を十分に硬化することができる。さらに、第４照射工程における第２酸素濃度を第１酸素濃度よりも低くした場合、セカンダリ層４の表面の硬化は阻害され難くなり、セカンダリ層４の表面硬化を十分に行うことができる。

上述したように、本実施形態によれば、複数の照射工程においてセカンダリ層４を硬化させることにより、低コストかつ高品質な光ファイバを製造することができる。

以下、本発明の第１実施形態および第２実施形態に係る光ファイバ心線の製造方法の実験の結果について説明する。

表１は、第１実施形態における光ファイバ心線の製造方法の実施例、比較例におけるマイクロベンドロスの評価を表している。すなわち、表１は、実施例１～４、比較例１、２における第１照射装置１３における第１照射工程、第２照射装置１５における第２照射工程、第３照射装置１６における第３照射工程のそれぞれの紫外線照射における照射条件、マイクロベンドロスの評価を表している。

表１における「ＵＶＬＥＤ」とは、ＵＶＬＥＤを光源とする紫外線照射が行われたことを示す。また、表１における「ＵＶ」とは、ＵＶランプを光源とする紫外線照射が行われたことを示す。また、表１における「２％超」とは、２％よりも高い酸素濃度雰囲気で紫外線照射が行われたことを示す。また、表１における「２％以下」とは、２％以下の酸素濃度雰囲気で紫外線照射が行われたことを示す。また、表１における「空気雰囲気」とは、空気雰囲気で紫外線照射が行われたことを示す。また、表１における「反射板」とは、光ファイバ裸線２の一部の面が反射板１３５による反射光のみに照射されるように紫外線照射が行われたことを示す。また、表１における「縦方向」とは、第３照射装置１６を通過する光ファイバ心線１の搬送方向が光ファイバ裸線２の線引き方向と同じ方向であることを示す。また、表１における「水平方向」とは、第３照射装置１６を通過する光ファイバ心線１の搬送方向がガイドローラ１９によって縦方向から変換された方向であることを示す。

表１における「評価」は、紫外線を追加で照射した後の光ファイバ心線１におけるマイクロベンドロスが基準（１．０ｄＢ／ｋｍ以下）を満たすか否かを表している。マイクロベンドロスが基準を満たす場合には、評価は良好（ＯＫ）と判断され、マイクロベンドロスが基準を満たさない場合には、評価は不良（ＮＧ）と判断される。

マイクロベンドロスの測定方法については様々なものが考えられる。本明細書では、番手が＃１０００のサンドペーパーを巻いた大きめのボビンに、１００ｇｆの張力で、４００ｍ以上の長さの光ファイバを互いに重ならないように１層巻きに巻き付けた状態Ａにおける測定対象の光ファイバの伝送損失と、状態Ａと同じボビンに状態Ａと同じ張力、同じ長さで巻き付けた、サンドペーパーが巻かれていない状態Ｂの光ファイバの伝送損失との差をマイクロベンドロスの値として定義した。ここで状態Ｂの光ファイバの伝送損失はマイクロベンドロスを含まず、光ファイバそのものに固有の伝送損失と考えられる。なお、この測定方法は、ＪＩＳＣ６８２３：２０１０に規定される固定径ドラム法に類似するものである。また、この測定方法は、サンドペーパー法とも呼ばれる。また、この測定方法では、伝送損失は波長１５５０ｎｍで測定しているので、以下のマイクロベンドロスも波長１５５０ｎｍでの値である。

実施例１において、第１照射工程の照射条件は、２％よりも高い酸素濃度雰囲気下でＵＶＬＥＤを光源とする紫外線照射であった。第２照射工程の照射条件は、ＵＶランプを光源とする紫外線照射であった。第３照射工程の照射条件は、ＵＶＬＥＤを光源とする縦方向の紫外線照射であった。実施例１においては、紫外線を追加で照射した後のマイクロベンドロスは１．０ｄＢ／ｋｍ以下となり、評価は良好（ＯＫ）であった。

実施例２において、第１照射工程の照射条件は、２％よりも高い酸素濃度雰囲気下でＵＶＬＥＤを光源とする紫外線照射であった。第２照射工程の照射条件は、空気雰囲気下でＵＶランプを光源とする紫外線照射であった。第３照射工程の照射条件は、ＵＶＬＥＤを光源とする縦方向の紫外線照射であった。実施例２においては、紫外線を追加で照射した後のマイクロベンドロスは１．０ｄＢ／ｋｍ以下となり、評価は良好（ＯＫ）であった。

実施例３において、第１照射工程の照射条件は、２％よりも高い酸素濃度雰囲気下でＵＶＬＥＤを光源とする紫外線照射であった。この時、光ファイバ裸線２の一部の面が反射板１３５による反射光のみに照射されるように紫外線照射が行われた。第２照射工程の照射条件は、ＵＶランプを光源とする紫外線照射であった。第３照射工程の照射条件は、ＵＶＬＥＤを光源とする縦方向の紫外線照射であった。実施例３においては、紫外線を追加で照射した後のマイクロベンドロスは１．０ｄＢ／ｋｍ以下となり、評価は良好（ＯＫ）であった。

実施例４において、第１照射工程の照射条件は、２％よりも高い酸素濃度雰囲気下でＵＶＬＥＤを光源とする紫外線照射であった。第２照射工程の照射条件は、ＵＶランプを光源とする紫外線照射であった。第３照射工程の照射条件は、ＵＶＬＥＤを光源とする水平方向の紫外線照射であった。実施例４においては、紫外線を追加で照射した後のマイクロベンドロスは１．０ｄＢ／ｋｍ以下となり、評価は良好（ＯＫ）であった。

比較例１において、第１照射工程の照射条件は、２％以下の酸素濃度雰囲気下でＵＶＬＥＤを光源とする紫外線照射であった。第２照射工程の照射条件は、空気雰囲気下でＵＶランプを光源とする紫外線照射であった。第３照射工程の照射条件は、ＵＶＬＥＤを光源とする縦方向の紫外線照射であった。比較例１においては、紫外線を追加で照射した後のマイクロベンドロスは１．０ｄＢ／ｋｍを超え、評価は不良（ＮＧ）であった。

比較例２において、第１照射工程の照射条件は、２％よりも高い酸素濃度雰囲気下でＵＶＬＥＤを光源とする紫外線照射であった。第２照射工程の照射条件は、ＵＶランプを光源とする紫外線照射であった。その後、第３照射工程による紫外線照射を行わなかった。比較例２においては、紫外線を追加で照射した後のマイクロベンドロスは１．０ｄＢ／ｋｍを超え、評価は不良（ＮＧ）であった。

表１に示されているように、第１照射工程の紫外線照射を２％よりも高い酸素濃度雰囲気で紫外線照射を行い、続いて第２照射工程、第３照射工程による紫外線照射を行う場合、紫外線を追加で照射する際のマイクロベンドロスは１．０ｄＢ／ｋｍ以下となることが確認された。したがって、第１照射工程による紫外線照射は、２％よりも高い酸素濃度雰囲気下で行うことが好ましい。

以上述べたように、本実施形態によれば、製造後に更なる紫外線が照射される場合に、プライマリ層の硬化を十分に抑制し、マイクロベンドロスを効果的に回避することができる。

表２は、第２実施形態における光ファイバ心線の製造方法の実施例、比較例におけるマイクロベンドロスの評価を表している。すなわち、表２は、実施例５～８における第１照射装置１３における第１照射工程、第４照射装置２１における第４照射工程、第２照射装置１５における第２照射工程、第３照射装置１６における第３照射工程のそれぞれの紫外線照射における照射条件、マイクロベンドロスの評価を表している。

表２における「３～１０％」とは、３～１０％の酸素濃度雰囲気下で紫外線照射が行われたことを示す。また、表２における「１～１０％」とは、１～１０％の酸素濃度雰囲気下で紫外線照射が行われたことを示す。また、表２における「２％未満」とは、２％未満の酸素濃度雰囲気下で紫外線照射が行われたことを示す。その他の表２における表記の意味は表１と同様である。

実施例５において、第１照射工程の照射条件は、３～１０％の第１酸素濃度雰囲気下でＵＶＬＥＤを光源とする紫外線照射であった。第４照射工程の照射条件は、１～１０％の第２酸素濃度雰囲気下でＵＶランプを光源とする紫外線照射であった。第２照射工程の照射条件は、ＵＶＬＥＤを光源とする紫外線照射であった。第３照射工程の照射条件は、ＵＶＬＥＤを光源とする紫外線照射であった。なお、第１照射工程の照射条件における第１酸素濃度と第４照射工程の照射条件における第２酸素濃度との平均酸素濃度は２％超であった。実施例５においては、紫外線を追加で照射した後のマイクロベンドロスは１．０ｄＢ／ｋｍ以下となり、評価は良好（ＯＫ）であった。

実施例６において、第１照射工程の照射条件は、３～１０％の第１酸素濃度雰囲気下でＵＶＬＥＤを光源とする紫外線照射であった。第４照射工程の照射条件は、１～１０％の第２酸素濃度雰囲気下でＵＶランプを光源とする紫外線照射であった。第２照射工程の照射条件は、空気雰囲気でＵＶランプを光源とする紫外線照射であった。第３照射工程の照射条件は、ＵＶＬＥＤを光源とする縦方向の紫外線照射であった。なお、第１照射工程の照射条件における第１酸素濃度と第４照射工程の照射条件における第２酸素濃度との平均酸素濃度は２％超であった。実施例６においては、紫外線を追加で照射した後のマイクロベンドロスは１．０ｄＢ／ｋｍ以下となり、評価は良好（ＯＫ）であった。

実施例７において、第１照射工程の照射条件は、３～１０％の第１酸素濃度雰囲気下でＵＶＬＥＤを光源とする紫外線照射であった。第４照射工程の照射条件は、２％未満の第２酸素濃度雰囲気下でＵＶＬＥＤを光源とする紫外線照射であった。第２照射工程の照射条件は、空気雰囲気下でＵＶランプを光源とする紫外線照射であった。第３照射工程の照射条件は、ＵＶＬＥＤを光源とする縦方向の紫外線照射であった。なお、第１照射工程の照射条件における第１酸素濃度と第４照射工程の照射条件における第２酸素濃度との平均酸素濃度は２％超であった。実施例７においては、紫外線を追加で照射した後のマイクロベンドロスは１．０ｄＢ／ｋｍ以下となり、評価は良好（ＯＫ）であった。

実施例８において、第１照射工程の照射条件は、空気雰囲気下でＵＶＬＥＤを光源とする紫外線照射であった。第４照射工程の照射条件は、２％未満の第２酸素濃度雰囲気下でＵＶＬＥＤを光源とする紫外線照射であった。第２照射工程の照射条件は、空気雰囲気下でＵＶランプを光源とする紫外線照射であった。第３照射工程の照射条件は、ＵＶＬＥＤを光源とする縦方向の紫外線照射であった。なお、第１照射工程の照射条件における第１酸素濃度と第４照射工程の照射条件における第２酸素濃度との平均酸素濃度は２％超であった。実施例８においては、紫外線を追加で照射した後のマイクロベンドロスは１．０ｄＢ／ｋｍ以下となり、評価は良好（ＯＫ）であった。

表２に示されているように、第１照射工程の紫外線照射を２％よりも高い酸素濃度雰囲気で紫外線照射を行い、続いて第４照射工程、第２照射工程、第３照射工程による紫外線照射を行う場合、紫外線を追加で照射する際のマイクロベンドロスは１．０ｄＢ／ｋｍ以下となることが確認された。したがって、第１照射装置１３による紫外線照射は、２％よりも高い酸素濃度雰囲気下で行うことが好ましい。

さらに、第２実施形態によれば、第１照射工程の照射条件における第１酸素濃度と第４照射工程の照射条件における第２酸素濃度との平均酸素濃度は２％超となることが好ましい。

本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態に追加した例、ほかの実施形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施形態である。また、実施形態において特段の説明や図示のない部分に関しては、当該技術分野の周知技術や公知技術を適宜適用可能である。

１光ファイバ心線
２光ファイバ裸線
３プライマリ層
４セカンダリ層
５着色層

Claims

ファイバ母材から光ファイバ裸線を線引きする線引き工程と、
前記光ファイバ裸線の周囲に第１紫外線硬化型樹脂を塗布する第１塗布工程と、
前記第１塗布工程の後に、２％よりも高い第１酸素濃度の雰囲気において、前記光ファイバ裸線に向けて第１波長領域の紫外線を照射する第１照射工程と、
前記第１紫外線硬化型樹脂の周囲に第２紫外線硬化型樹脂を塗布する第２塗布工程と、
前記第２塗布工程の後に、前記光ファイバ裸線に向けて前記第１波長領域と異なる第２波長領域の紫外線を照射する第２照射工程と、
前記第２照射工程の後に、前記光ファイバ裸線に向けて前記第１波長領域の紫外線を照射する第３照射工程とを備えることを特徴とする光ファイバ心線の製造方法。
前記第２塗布工程の後であって、前記第２照射工程の前に、第２酸素濃度の雰囲気において、前記光ファイバ裸線に向けて前記第２波長領域の紫外線を照射する第４照射工程をさらに備え、
前記第１酸素濃度および前記第２酸素濃度の平均酸素濃度が２％よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ心線の製造方法。
前記第２塗布工程は前記第１照射工程の後に行われることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ心線の製造方法。
前記第２塗布工程は、前記第１塗布工程の後であって、前記第１照射工程の前に行われることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ心線の製造方法。
前記第２照射工程は空気雰囲気において行われることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光ファイバ心線の製造方法。
前記第１酸素濃度は２～２０％であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光ファイバ心線の製造方法。
前記第１酸素濃度は３～１０％であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光ファイバ心線の製造方法。
前記第３照射工程における前記光ファイバ裸線の搬送方向は、前記光ファイバ裸線の線引きの方向と同じであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光ファイバ心線の製造方法。
前記第１照射工程において、前記第１波長領域の紫外線は、前記光ファイバ裸線の軸に直交する面において前記軸を中心とした円周上に配された複数の光源から照射されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光ファイバ心線の製造方法。
前記第１波長領域の紫外線は半導体素子から照射され、前記第２波長領域の紫外線は蛍光管から照射されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光ファイバ心線の製造方法。
光ファイバ心線の製造後において、前記第１紫外線硬化型樹脂のヤング率は０．２～３ＭＰａであって、前記第２紫外線硬化型樹脂のヤング率は５００～２０００ＭＰａであることを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載の光ファイバ心線の製造方法。