JP3557613B2 - 光ファイバの被覆方法および被覆装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバの被覆方法および被覆装置に関するものであり、特に、高線速域において被覆樹脂を安定に塗布できるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバの製造においては、光ファイバ母材を加熱・溶融しながら引っ張ることにより光ファイバを線引きし、その表面に２層同時被覆ダイによって樹脂を塗布しこれを硬化装置により硬化させ、キャプスタン、プーリー等を経て巻取機に巻取る方法が採られてきた。２層同時被覆ダイによって樹脂を高速に塗布する装置については、実開平２−３８４３７号公報あるいは特開平９−８６９７１号公報等に記載されている。
【０００３】
図１１は、特開平９−８６９７１号公報に記載されている従来の光ファイバ用被覆装置の断面図である。光ファイバ１は、ニップル穴２１ａを出て第１被覆ダイ２２のダイ穴２２ａへ通されるとき、第１被覆樹脂１１と接触する。ダイ穴２２ａを出て第２被覆ダイ２３のダイ穴２３ａへ通されるときに、第１被覆樹脂１１に覆われた光ファイバ１は、さらに第２被覆樹脂１５と接触し、ダイ穴２３ａを出て外部に引き出されて光ファイバ１に２重被覆が形成される。
【０００４】
第１被覆樹脂１１は、外スリーブ３２の上部に設けられた第１被覆樹脂導入穴２１ｂから、内上スリーブ３０の外周溝３０ａ、穴３０ｂを介してニップル２１の外周に設けられた第１溜め室２４、第１絞り部２５、さらにニップル２１の先端面と第１被覆ダイ２２の上面とで形成される第１被覆樹脂直交流路２６を経て、ニップル穴２１ａの出口とダイ穴２２ａの入口の間の部分に供給される。第２被覆樹脂１５は、外スリーブ３２の下部に設けられた第２被覆樹脂導入穴２２ｂから、内下スリーブ３１の外周溝３１ａ、穴３１ｂを介して第２被覆ダイ２３の外周に設けられた第２溜め室２７、第２絞り部２８、さらに第１被覆ダイ２２の下面と第２被覆ダイ２３の上面とで形成される第２被覆樹脂直交流路２９を経て、ダイ穴２２ａの出口とダイ穴２３ａの入口との間の部分に供給される。
【０００５】
このように第１被覆樹脂１１は、第１溜め室２４で一旦溜められた後、第１絞り部２５により十分に絞られるので、全周方向にわたって均一な流れに調整され、光ファイバ１に均一な厚さの被覆が施されると記載されている。また、第１被覆樹脂直交流路２６が、ニップル穴２１ａの出口端面とダイ穴２２ａの入口端面の間に形成され、光ファイバ１に対して直角に交差している。したがって、第１被覆樹脂１１は、光ファイバ１に対して直交して流れるため、第１被覆樹脂１１の再循環を抑制し安定に塗布することができるとも記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の被覆装置では、線引速度が速くなると、被覆外径が変動してしまうという欠点があった。
【０００７】
本発明者らは、この外径変動が発生する要因についてシミュレーション及び実験により詳細な検討を行なった。その結果、第１被覆ダイ２２下面のダイ穴２２ａ出口部分が平坦であると、この出口近傍に不安定な環状低圧領域が形成されて、光ファイバ１の外周に被覆される第１被覆樹脂１１が環状低圧領域に引っ張られる結果、不規則に外側へ膨出して被覆外径変動が生ずることがわかった。
【０００８】
そして、この被覆外径変動を解消するためには、出口付近の流れを整える突出部を設けることが有効であることを見出した。本発明はこの知見に基づいたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
ここで、このシミュレーション結果について簡単に説明する。
【００１０】
シミュレーションは、AEA Technology社製の流動解析プログラムCFX 4.1 (Flow Solver)を用いたもので、主として出口部分の形状の影響を調べた。解析条件を下記の表に示す。
【表１】

この解析条件で、1層目ダイ穴出口が平坦なケース1（従来の被覆装置に相当）と、1層目ダイ穴出口に高さ0.1ｍｍ、裾幅0.1ｍｍの嘴状の突起を設けたケース２（本発明の被覆装置に相当）の2種類のケースについて解析を行なった。それぞれのケースの1層目ダイ穴出口近傍の圧力分布を図1、図３に、流線ベクトルの分布を図２、図４にそれぞれ示す。
【００１１】
従来の被覆装置に相当するケース１では、図1に示されるように1層目ダイ穴出口近傍に環状の低圧領域が大きく広がっていることが分かる。このため、1層目ダイ穴から出た樹脂は図２に示されるように出口近くで外側へ向かって引っ張られる。この結果、被覆の外径に膨らみが生じる。
【００１２】
一方、本発明の被覆装置に相当するケース2では、図３に示されるようにこの環状低圧領域が小さくなっていることが分かる。このため、樹脂の流れも図４に示されるようにファイバの引き抜き方向にほぼ平行に揃っており、この結果、被覆の外径はケース1に比べて安定する。
【００１３】
本発明者らは、出口付近に設ける突出部の形状の影響についてもシミュレーションにより調べた。図５Ａ〜Ｄは、その結果を示すものであり、第１ダイ穴３ａの出口近傍に生じる低圧領域とそのために起こる外径変動を模式的に示した図である。突起部材を設けない図５Ａに示すケースでは、光ファイバ１近傍の第２被覆樹脂１５の低圧領域１５Ａが広範囲に広がり、第１被覆樹脂１１の膨らみ１１Ａが顕著になる。これに対して図５Ｂに示すように突起部材が円錐台形の場合は、光ファイバ１近傍の低圧領域１５Ａが抑制され第１被覆樹脂１１の膨らみ１１Ａが殆ど解消されることが分かった。また、図５Ｃ、Ｄに示すように突起部材が殆ど円錐形となったり、あるいは頭部、底部が長くて平坦な円錐台形の場合には、低圧領域１５Ａの大きさを低減する効果が少なくなるという傾向が分かった。
【００１４】
また、本発明者らはこれらのシミュレーション結果について、実験結果と比較を行い、突起部を頭部の短い円錐台形にすることで外径変動を抑える効果を確認した。
【００１５】
本発明はこれらの知見に基づいたものであり、光ファイバに樹脂を塗布して被覆する際に、ファイバへの樹脂塗布性を向上させ、特に光ファイバの高線速域で、被覆樹脂を外径変動なく安定して塗布することができる光ファイバの被覆方法および被覆装置を提供することを目的としている。
【００１６】
本発明に係る光ファイバの被覆方法は、光ファイバを、第１被覆ダイに設けられた光ファイバ外径より内径の大きな第１ダイ穴に挿通させつつ、第１ダイ穴と光ファイバとの隙間に第１被覆樹脂を注入して光ファイバの外周に第１被覆樹脂を塗布する工程と、光ファイバを第２被覆ダイに設けられた第１ダイ穴より内径の大きな第２ダイ穴に挿通させつつ、第２ダイ穴と光ファイバに塗布された第１被覆樹脂表面との隙間に第２被覆樹脂を注入して第１被覆樹脂上にさらに第２被覆樹脂を塗布する工程と、を備える光ファイバの被覆方法において、第１被覆ダイは、基本的に下端面が略平面状の円板形状であって、その下端面の第１ダイ穴の周囲に光ファイバの通過方向に向かって第１ダイ穴出口を突出させる突起部が形成されており、この下端面と第２被覆ダイの円板状の上端面とを対向させて、第１ダイ穴と第２ダイ穴とが同軸となるよう配置し、第２被覆樹脂を第１被覆ダイの下端面と第２被覆ダイの上端面の間に形成される間隙を介して第２ダイ穴に注入する際に、下端面の平面に沿って光ファイバに向かって流れる第２被覆樹脂の流動方向をこの突起部によって光ファイバに沿う方向へと整えることにより、間隙内の第２被覆樹脂流中において光ファイバの周囲に形成される環状低圧領域を縮小することを特徴とする。
【００１７】
一方、本発明の光ファイバの被覆装置は、光ファイバの外周に、第１被覆樹脂と第２被覆樹脂とを積層して塗布する光ファイバの被覆装置において、光ファイバが挿通される第１ダイ穴が形成され、基本的に下端面が略平面状の円板状で、その下端面の前記第１ダイ穴の周囲に前記光ファイバの通過方向に向かって前記第１ダイ穴出口を突出させる突起部が形成されており、第１ダイ穴内の該光ファイバ外周との間に形成された空間に第１被覆樹脂が注入される第１被覆ダイと、第１ダイ穴を通過した光ファイバが挿通される第１ダイ穴と同軸の第２ダイ穴が形成され、第１被覆ダイの下端面と対向して間隙を形成する円形平板からなる上端面を有し、この間隙を介して、第２ダイ穴内の該光ファイバ外周との間に形成された空間に第２被覆樹脂が注入される第２被覆ダイとを備え、突起部は、間隙を介して第２被覆樹脂を第２ダイ穴に注入する際に、第１被覆ダイの下端面の平面に沿って光ファイバに向かって流れる前記第２被覆樹脂の流動方向を突起部によって前記光ファイバに沿う方向へと整えることにより、間隙内の第２被覆樹脂流中において光ファイバの周囲に形成される環状低圧領域を縮小するよう形成されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、第１被覆樹脂は第１被覆ダイの第１ダイ穴によって光ファイバの外周に塗布される。また、第２被覆樹脂は第１被覆ダイと第２被覆ダイとによって形成される間隙の周辺から中心部の第２ダイ穴へと供給され、第１被覆樹脂上に塗布される。このとき、第１ダイ穴出口には、出口方向すなわち第２ダイ穴に向かって突出し、前述したように流動してくる第２被覆樹脂内の環状低圧領域を縮小するよう形成されている突起部が設けられているので、第２被覆樹脂の流れは光ファイバ流動方向に沿う様に整えられる。このため、挿通されている光ファイバの振動も抑制され、第１ダイ穴、第２ダイ穴において第１および第２被覆樹脂を均一に塗布することができる。また、突起部先端が第２ダイ穴の入口に接近することによる振動防止の効果もある。
【００１９】
本発明者らは前述の検討の結果、この突起部は、円錐台形状であることが好ましく、特に、突起部の円錐台形の高さをＨ、該円錐台形の底部外周と第１ダイ穴の内周面との距離をＷ、該円錐台形の頭部外周と第１ダイ穴の内周面との距離をＬ、第１ダイ穴の光ファイバ出口側の内周面直径をＤ１、第２ダイ穴の光ファイバ入口側の内周面直径をＤ２、第１被覆ダイと第２被覆ダイの間隙の距離をＧとしたときに、
0.05 mm< H < 0.25mm
0.10mm < W < 0.30mm
0.05mm ≦ L < 0.1mm
0.8mm ≦ G ≦ 1.2mm
を満たし、特に、
0.05G<H<0.5G
(D₂-D₁)/2<W<G
を満たすことが好ましいことを見出した。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、理解を容易にするため、各図面において同一の要素には可能な限り同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。各図面の寸法は、説明のために誇張している部分があり、必ずしも実際のものと各構成要素の寸法比率は一致していない。
【００２１】
本発明の被覆方法及び装置について説明する前に、被覆光ファイバの製造方法及び製造ライン全体について図６を参照して簡単に説明する。
【００２２】
母材５１を線引炉５２で加熱して軟化させながら引張力を付加することにより細く引き伸ばして細線状の光ファイバ１に加工する。加工された光ファイバ１は強制冷却装置５３に導かれて冷却され、硬化する。この光ファイバ１は、被覆装置５４に導かれ、被覆樹脂タンク５５、５６から供給される第１及び第２の被覆樹脂１１、１５が外周上に塗布されて二重に被覆され、被覆ファイバ１ａが製作される。この被覆ファイバ１ａを紫外線照射型硬化装置５７に導いて、塗布された被覆樹脂に紫外線を照射して硬化させる。被覆硬化後の被覆ファイバ１ａは、キャプスタン駆動部５８を介して巻き取り機５９に送られ、用意されたロールに巻き取られる。
【００２３】
本発明に係る被覆方法及び被覆装置は、この被覆樹脂を塗布する被覆装置５４に関するものである。図７は本発明に係る被覆装置の基本構成を示す断面図である。光ファイバ１の外周に第１被覆樹脂１１と第２被覆樹脂１５を積層して塗布し、二重被覆ファイバ１ａを製作するものである。
【００２４】
この装置は、光ファイバ１が挿通される第１ダイ穴３ａを有する第１被覆ダイ３と、この第１ダイ穴３ａと同軸で光ファイバ１の通過方向の下流側に配置された第２ダイ穴４ａを有する第２被覆ダイ４を備える。そして、光ファイバ１の外径より第１ダイ穴３ａの内径が大きく、第２ダイ穴４ａの内径はさらにそれより大きく設定されている。第１ダイ穴３ａの光ファイバ１出口側には、第２ダイ穴４ａに向かって突出する突起部５が設けられており、第１被覆ダイ３と第２被覆ダイ４の間には、第２被覆樹脂１５を第２ダイ穴４ａに注入するための間隙１０が形成されている。また、第１ダイ穴３ａは、テーパ部とこれに連続して形成された内径の小さい円筒形のランド部から構成されている。
【００２５】
次に、本装置の動作、すなわち、本発明に係る被覆方法の基本動作を説明する。
【００２６】
光ファイバ１は、装置内を矢印B方向に線引される。すなわち、光ファイバ１はまず第１ダイ穴３ａに挿通される。このとき、第１ダイ穴３ａの内周と光ファイバ１外周との間には第１被覆樹脂１１が加温等により低粘度（例えば1000cps）に調整されて注入されている。この第１被覆樹脂１１は、第１ダイ穴３ａを高速で通過する光ファイバ１の外周面との摩擦により光ファイバ１に引っ張られ、樹脂内の圧力が上昇して光ファイバ１の外周面にほぼ均一に塗布される。
【００２７】
こうして外周面に第１被覆樹脂１１が塗布された光ファイバ１は突起部５の先端にある第１ダイ穴３ａの出口を通過して、第２ダイ穴４ａに挿通される。ここで、第２ダイ穴４ａの内周と光ファイバ１上に塗布された第１被覆樹脂１１表面との間には、第２被覆樹脂１５が、間隙１０を介して矢印Ａ方向より注入されている。このとき、第２被覆樹脂１５の粘度は、加温等により第１被覆樹脂１１と同程度の低粘度（例えば1000cps）に調整されていることが好ましい。なぜなら、第１被覆樹脂１１と第２被覆樹脂１５の粘度が大きく異なると、第１被覆樹脂１１と第２被覆樹脂１５の界面での流れが乱れやすくなり、塗布された両樹脂の界面が乱れてしまうおそれがあるからである。第２ダイ穴４ａに供給された第２被覆樹脂１５は、第２ダイ穴４ａを高速で通過する光ファイバ１外周面上に塗布されている第１被覆樹脂１１の外表面との摩擦により第１被覆樹脂１１に引っ張られ、樹脂内の圧力が上昇してこの第１被覆樹脂１１の外表面上にほぼ均一に塗布される。このときに、第１ダイ穴３ａの出口に突出部５が設けられているので、前述したように間隙１０内の第２被覆樹脂１５が整えられるので、光ファイバ１を囲む領域における環状低圧領域の発生が抑制される。この結果、第１ダイ穴３ａを出た直後の光ファイバ１に塗布されている第１被覆樹脂１１と第２被覆樹脂１５の界面の変動が抑えられるので、第１被覆樹脂１１の外径変動を抑えることができる。
【００２８】
本発明者らは、図７に示される装置を用いて、この突起部５による第２被覆樹脂の整流効果を確認する実験を行なったので、以下にその結果について述べる。
【００２９】
図８は、図７の装置における突起部５を示す縦断面図である。以下、突起部５の円錐台形の高さをH、円錐台中心の第１ダイ穴３ａの内面と円錐台の底部（第１被覆ダイ３側）外周との距離をW、第１ダイ穴３ａの内面と円錐台の頭部（第２被覆ダイ４側）外周との距離をL、第１被覆ダイ３の下端面と第２被覆ダイ４の上端面との間に形成された間隙１０の距離をGとする。
【００３０】
外径125μｍの石英系光ファイバ１の外周へウレタンアクリレート系紫外線硬化樹脂である第１および第２被覆樹脂を積層塗布して、外径200μｍの第１被覆層と外径240μｍの第２被覆層を有する被覆ファイバ１ａを作製した。それぞれの被覆樹脂の粘度は25℃で3000cpsであり、塗布時には加熱して粘度を1000cpsに調整した。第１ダイ穴の出力側の直径D₁は0.26mm、第２ダイ穴の入力側の直径Ｄ_２は0.37mmとした。比較実験に用いた突起部５の寸法及び光ファイバ1の線引速度を代えて実験を行なって得られた被覆ファイバ１ａの外径安定性を調べた結果をまとめて次表に示す。
【表２】

突起部を設けていない場合（比較例１）は、線速が５００ｍ／分以下では長さ方向に被覆外径の変動は生じないが、さらに線速を上げると少なくとも±１μｍの外径変動が発生する。穴の内面と円錐台の頭部外周までの距離Ｌを零とした円錐形の突起部を設けた場合（比較例２）は、比較例１に比べて外径変動は減少して改善されるが、線速が８００ｍ／分になると被覆外径変動が生じるようになる。突起部を円錐台形にした場合、円錐台の底部、つまり第１被覆ダイ３側の長さＷが短い場合（実施例）は、線速を１２００ｍ／分まで上げても被覆外径変動はほとんど現われなかった。しかし、円錐台の底部、つまり第１被覆ダイ３側の長さＷを長くしすぎる（比較例３）と、再び被覆外径変動が生じるようになることが分かった。つまり、図1に示されるように第１ダイ穴３ａの出口に円錐台形の突起部５を設けることで、第２被覆樹脂の流れを整え、被覆外径変動を抑制する効果があることが実験によっても確認された。
【００３１】
そこで、さらに詳細に検討したところ、外径変動をほぼ抑制することができる突起部の寸法範囲（ｍｍ）は、
0.05 ≦ H ≦ 0.25
0.10 ≦ W ≦ 0.30
0.05 ≦ L ≦ 0.1
0.8 ≦ G ≦ 1.2
であり、さらに好ましい範囲は、
0.05G < H < 0.5G
(D₂-D₁)/2 < W < G
0.01mm ≦ L < W
であることが分かった。
【００３２】
以下に本発明に係る光ファイバ被覆装置の好適な実施形態のいくつかについて詳細に説明する。これらの基本構成は図７に示す装置に示されたものである。
【００３３】
図９は、本発明に係る光ファイバ被覆装置の第１の実施形態の断面図である。この装置は、ニップル２、第１被覆ダイ３、第２被覆ダイ４が組み合わされて構成されている。これら３つの部材を組み合わせるために、内スリーブ６、外スリーブ７が用いられている。光ファイバ１は、ニップル穴２ａを出て第１被覆ダイ３の第１ダイ穴３ａを通過する際に、この第１ダイ穴３ａ内に充填されている第１被覆樹脂１１と接触することにより、第１被覆樹脂１１が光ファイバ１の外周に塗布される。こうして第１被覆樹脂１１に覆われた光ファイバ１は、第１ダイ穴３ａを出て第２被覆ダイ４の第２ダイ穴４ａを通過する際に、さらに第２被覆樹脂１５に接触してその外周に第２被覆樹脂が塗布される。このようにして、第２ダイ穴４ａから下に引き出された光ファイバ１には２重被覆が形成される。
【００３４】
各部材の形状について説明する。ニップル２は、中心にニップル穴２ａを有する厚肉の略円筒形状である。このニップル２の外周面の中間部には、円周方向に溝を有し、この溝は上側において深く下方向にテーパ状に浅くされ、第１溜め室８が形成されている。この第１溜め室８の下側に当たる位置のニップル２の外径を後述する内スリーブ６の内径より若干小さくすることで、内スリーブ６の内周面との境界に沿って第１絞り部９が形成されている。ニップル２の下端面はニップル穴２ａと直交する円形平面であり、その周辺部にはこの下端面の下側に形成される後述の第１直交流路１０の間隙を確保するために３箇所以上の凸部２ｂが設けられる。ニップル穴２ａは、上から順に内径の大きい円柱状開口部、テーパ状開口部、内径が小さく短区間の円柱状開口部から形成されている。
【００３５】
第１被覆ダイ３は、中心に第１ダイ穴３ａを有し、ニップル穴２ａおよび第１ダイ穴３ａに直交する平面状の上端面および下端面を有する円板である。この上端面とニップル２の下端面との間隙が第１直交流路１０を形成しており、装置に挿通される光ファイバ１とは直角に交差する。また、この下端面と後述する第２被覆ダイ４の上端面との間隙は第２直交流路１４を形成しており、同じく挿通される光ファイバ１と直角に交差する。さらに、この下端面の第１ダイ穴３ａ出口には、突起部５が設けられている。第１ダイ穴３ａは、上から順にテーパ部、内径の小さなランド部により構成されており、テーパ部の上部開口の内径は、ニップル穴２ａの最下部の開口の内径よりも大きい。
【００３６】
第２被覆ダイ４は、中心に第２ダイ穴４ａを有する肉厚の略円筒形状である。その上端面は第１ダイ穴３ａおよび第２ダイ穴４ａと直交する円形平面である。そして、上端側で、第２被覆ダイ４の外径を後述する内スリーブ６の内径よりも若干小さくすることで内スリーブ６の内周面との境界に沿って第２絞り部１３が形成されている。また、第２被覆ダイ４の中間部は、第２絞り部１３の下側に隣接する円周方向に溝を有しており、この溝は上側において浅く下方向にテーパ状に深くすることで第２溜め室１２が形成されている。さらに、第２被覆ダイ４下側には、外径が若干突出する段差部が形成されている。
【００３７】
第２ダイ穴４ａは、短区間の内径が平行なランド部のみからなり、その下端は内径の大きな円柱状開口部へと接続されている。第１ダイ穴３ａの下側開口の内径よりも大きい。このように、第２ダイ穴４ａにはテーパ部がないため、穴内で第２被覆樹脂１５の流体圧力が過剰に高くならず、第２被覆樹脂１５の内側に存在する第１被覆樹脂１１を押しつぶすことがない。また、第２ダイ穴４ａのランド部の加工精度を向上させることができ、第２被覆についても光ファイバ１の高線速域での塗布性を悪化させることがない。
【００３８】
内スリーブ６は、薄肉の略円筒形状であり、軸方向の位置によって内径を変えることで内周面に段差が形成されている。この段差を利用してニップル２、第１被覆ダイ３、第２被覆ダイ４は内スリーブ６の所定の位置に固定される。
【００３９】
外スリーブ７は、薄肉の略円筒形状であり、上端部近傍に第１被覆樹脂導入穴７ａと第２被覆樹脂導入穴７ｂとを有し、これらは組み立てられた状態において、それぞれ第１溜め室８、第１溜め室１２に接続される。
【００４０】
次に、この装置の組立方法を説明する。まず、第１被覆ダイ３を内スリーブ６に上側からはめ込み、中間部近傍に形成されている段差部を利用して位置決めする。次いで、ニップル２を内スリーブ６に上側からはめ込み、第１被覆ダイ３の上面に配置する。第１被覆ダイ３の上面とニップル２の下面との間隔はニップル２の下面に設けられた凸部２ｂの高さによって定まる。最後に、第２被覆ダイ４を内スリーブ６に下側からはめ込み、第２被覆ダイ４の下端に形成された段差部を利用して位置決めする。最後に、組み立てた全体を外スリーブ７に、上側から蓋１６を取り付けて各部材を固定する。
【００４１】
こうして組み立てられた装置における第１、第２被覆樹脂１１、１５を導入する流路について以下に説明する。第１被覆樹脂１１は、第１被覆樹脂導入穴７ａから加圧供給され、内スリーブ６の外周溝６ａおよび穴６ｂを介し、ニップル２の第１溜め室８に供給される。この第１溜め室８内の第１被覆樹脂はさらに、第１絞り部９を介して第１直交流路１０を装置の軸中心方向へと供給され、ニップル穴２ａの出口と第１ダイ穴３ａの入口の間の部分に到達する。
【００４２】
一方、第２被覆樹脂１５は、第２被覆樹脂導入穴７ｂから加圧供給され、内スリーブ６の外周溝６ｃおよび穴６ｄを介し、第２被覆ダイ４の第２溜め室１２に供給される。この第２溜め室１２内の第２被覆樹脂は、第２絞り部１３を介して第２直交流路１４を装置の軸中心方向へと供給され、第１ダイ穴３ａの出口と第２ダイ穴４ａの入口の間の部分に到達する。
【００４３】
光ファイバ１は、ニップル穴２ａから差し込まれ、第１被覆ダイ３の第１ダイ穴３ａを通過する際に、注入されている第１被覆樹脂１１中を通過する。そして光ファイバ１には、第１被覆樹脂１１が被覆された状態で第２被覆ダイ４の第２ダイ穴４ａを通過する際に、注入されている第２被覆樹脂１５中を通過し、第２被覆樹脂１５が被覆された状態で外部に引き出され、光ファイバ１の外周に２重被覆が形成される。
【００４４】
ここで、第１被覆樹脂１１は、第１溜め室８および第１絞り部９により、全周方向にわたって均一な流れに整流されてから第１直交流路１０へと導かれるので、第１直交流路１０内の第１被覆樹脂１１は、光ファイバ１に対して直交して流れるようになる。その結果、光ファイバ１に均一な厚さの第１被覆を施すことができると共に、第１被覆樹脂１１の再循環を抑制することができる。
【００４５】
また、第２被覆樹脂１５は、第２溜め室１２および第２絞り部１３により、全周方向にわたって均一な流れに整流されてから第２直交流路１４へと導かれるので、第２直交流路１４内の第２被覆樹脂１５は、第１被覆樹脂１１が外周面上に塗布された光ファイバ１に対して直交して流れるようになる。その結果、第１被覆樹脂１１の場合と同様に、均一な厚さの第２被覆を施すことができる。
【００４６】
図１０は、本発明に係る被覆装置の別の実施形態を示す図である。この装置は、第１被覆ダイ３、第２被覆ダイ４を内スリーブ６により組み合わせて構成されている。基本的な構成は、図７に示される装置と同一である。
【００４７】
光ファイバ１は、第１被覆ダイ３の第１ダイ穴３ａを通過する際に、注入されている第１被覆樹脂１１に接触し、この第１被覆樹脂が塗布される。そして、第１ダイ穴３ａを出て第２被覆ダイ４の第２ダイ穴４ａを通過する際に、第１被覆樹脂１１に覆われた光ファイバ１は、さらに第２被覆樹脂１５に接触し、第２被覆樹脂が塗布されることにより、第２ダイ穴４ａから下に引き出された光ファイバ１には２重被覆が形成される。
【００４８】
次に、各部材の形状について説明する。第１被覆ダイ３は、上部に樹脂導入穴３ｂ、中心部に第１ダイ穴３ａを有し、第１ダイ穴３ａに直交する平面状の下端面を有する略円筒形状である。この下端面と後述する第２被覆ダイ４の上端面との間隙は第２直交流路１０を形成している。さらに、この下端面には第１ダイ穴３ａ出口に突起部５が設けられている。第１ダイ穴３ａは、上から順にテーパ部、内径の小さな平行なランド部により構成されている。
【００４９】
第２被覆ダイ４は、中心に第２ダイ穴４ａを有する肉厚の略円筒形状である。その上端面は第１ダイ穴３ａおよび第２ダイ穴４ａと直交する円形平面である。そして、第２被覆ダイ４は、上端側においては、外径を後述する内スリーブ６の内径よりも若干小さくすることにより、内スリーブ６の内周面との境界に沿って絞り部１３が形成されている。さらに、絞り部１３の下側にあたる第２被覆第４の中間部には、円周方向に溝が形成されており、この溝はその深さを上側を浅く下方向をテーパ状に深くすることにより溜め室１２として機能する。
【００５０】
第２ダイ穴４ａは、短区間の平行なランド部のみが形成されており、その下方で内径の大きな円柱状開口部に接続されている。このランド部開口の内径は、第１ダイ穴３ａの下側の開口の内径よりも大きい。このように、第２ダイ穴４ａにはテーパ部がないため、穴内で第２被覆樹脂１５の流体圧力が過剰に高くならず、第２被覆樹脂１５の内側に存在する第１被覆樹脂１１を押しつぶすことがない。また、第２ダイ穴４ａの平行なランドの加工精度を向上させることができ、第２被覆についても光ファイバ１の高線速域での塗布性を悪化させることがない。
【００５１】
内スリーブ６は、略円筒形状であり、上端部近傍に第１被覆樹脂導入穴６ａ、下端部近傍に第２被覆樹脂導入穴６ｂを有する。また、第１被覆ダイ３、第２被覆ダイ４を所定の位置に固定するために、軸方向の位置によって内径を変えることで内周面に段差が形成されている。
【００５２】
次に、この装置の組立方法を説明する。まず、第２被覆ダイ３を内スリーブ６に下側からはめ込み、それぞれの底部に設けられた段差により位置決めする。次いで、第１被覆ダイ３を内スリーブ６に上側からはめ込み、中間部に設けられた段差によって位置決めする。この結果、第１被覆ダイ３の下端面と第２被覆ダイ４の上端面の間に後述する間隙が設けられる。最後に、内スリーブ６を図示してない外スリーブに挿入し、上から図示していない蓋を取り付けることで各部材を固定する。
【００５３】
続いて、第１、第２被覆樹脂１１、１５のそれぞれの流路について説明する。第１被覆樹脂１１は、第１被覆樹脂導入穴６ａから供給され、樹脂導入穴３ｂを介して第１被覆樹脂ダイ３の第１ダイ穴３ａに供給される。一方、第２被覆樹脂１５は、第２被覆樹脂導入穴６ｂから加圧供給され、第２被覆ダイ４の溜め室１２に供給される。この第２溜め室１２の第２被覆樹脂は、さらに絞り部１３を介して、直交流路１０内を外周から中心に向かって径方向に流れ、第１ダイ穴３ａの出口と第２ダイ穴４ａの入口の間の部分に到達する。この実施形態では、各構成部材の結合により１個の光ファイバ用被覆装置を構成しているため、第１、第２被覆樹脂１１、１５の流路を形成するための各構成部材の加工を容易にすることができる。
【００５４】
この装置においても、突起部５が第２被覆樹脂の流れを整える効果により第１被覆樹脂と第２被覆樹脂の界面の流れの乱れを抑えることが可能であり、結果として高速線域でも外径変動のない二重被覆ファイバを得ることができる。
【００５５】
【産業上の利用可能性】
本発明は、二重被覆ファイバの効果的な製作に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】被覆装置の被覆外径変動についてのシミュレーション結果を示す図であり、従来の被覆装置についての被覆樹脂の圧力分布を示す。
【図２】被覆装置の被覆外径変動についてのシミュレーション結果を示す図であり、従来の被覆装置についての被覆樹脂の流線ベクトル分布を示す。
【図３】被覆装置の被覆外径変動についてのシミュレーション結果を示す図であり、本発明の被覆装置についての被覆樹脂の圧力分布を示す。
【図４】被覆装置の被覆外径変動についてのシミュレーション結果を示す図であり、本発明の被覆装置についての被覆樹脂の流線ベクトル分布を示す。
【図５】第１ダイ穴の出口付近に設けられる突起部の形状の影響を示した模式図である。
【図６】本発明に係る被覆装置を含めた被覆光ファイバ製造ラインの全体構成図である。
【図７】本発明に係る被覆装置の基本構成を示す断面図である。
【図８】図７の基本構成における突起部の構成を示す断面図である。
【図９】本発明に係る被覆装置の一実施形態の構成を示す断面図である。
【図１０】本発明に係る被覆装置の別の実施形態の構成を示す断面図である。
【図１１】従来の被覆装置の構成を示す断面図である。

Claims (5)

1. 光ファイバを、第１被覆ダイに設けられた前記光ファイバ外径より内径の大きな第１ダイ穴に挿通させつつ、前記第１ダイ穴と前記光ファイバとの隙間に第１被覆樹脂を注入して前記光ファイバの外周に前記第１被覆樹脂を塗布する工程と、前記光ファイバを第２被覆ダイに設けられた前記第１ダイ穴より内径の大きな第２ダイ穴に挿通させつつ、前記第２ダイ穴と前記光ファイバに塗布された前記第１被覆樹脂表面との隙間に第２被覆樹脂を注入して前記第１被覆樹脂上にさらに前記第２被覆樹脂を塗布する工程と、を備える光ファイバの被覆方法において、
   前記第１被覆ダイは、基本的に下端面が略平面状の円板形状であって、その下端面の前記第１ダイ穴の周囲に前記光ファイバの通過方向に向かって前記第１ダイ穴出口を突出させる突起部が形成されており、該下端面と前記第２被覆ダイの円板状の上端面とを対向させて、前記第１ダイ穴と前記第２ダイ穴とが同軸となるよう配置し、前記第２被覆樹脂を前記第１被覆ダイの下端面と前記第２被覆ダイの上端面の間に形成される間隙を介して前記第２ダイ穴に注入する際に、下端面の平面に沿って光ファイバに向かって流れる前記第２被覆樹脂の流動方向を前記突起部によって前記光ファイバに沿う方向へと整えることにより、前記間隙内の前記第２被覆樹脂流中において前記光ファイバの周囲に形成される環状低圧領域を縮小することを特徴とする光ファイバの被覆方法。
2. 光ファイバの外周に、第１被覆樹脂と第２被覆樹脂とを積層して塗布する光ファイバの被覆装置において、
   前記光ファイバが挿通される第１ダイ穴が形成され、基本的に下端面が略平面状の円板状で、その下端面の前記第１ダイ穴の周囲に前記光ファイバの通過方向に向かって前記第１ダイ穴出口を突出させる突起部が形成されており、前記第１ダイ穴内の該光ファイバ外周との間に形成された空間に前記第１被覆樹脂が注入される第１被覆ダイと、
   前記第１ダイ穴を通過した前記光ファイバが挿通される前記第１ダイ穴と同軸の第２ダイ穴が形成され、前記第１被覆ダイの下端面と対向して間隙を形成する円形平板からなる上端面を有し、前記間隙を介して、前記第２ダイ穴内の該光ファイバ外周との間に形成された空間に前記第２被覆樹脂が注入される第２被覆ダイとを備え、
   前記突起部は、前記間隙を介して前記第２被覆樹脂を前記第２ダイ穴に注入する際に、前記第１被覆ダイの下端面の平面に沿って光ファイバに向かって流れる前記第２被覆樹脂の流動方向を前記突起部によって前記光ファイバに沿う方向へと整えることにより、前記間隙内の前記第２被覆樹脂流中において前記光ファイバの周囲に形成される環状低圧領域を縮小するよう形成されていることを特徴とする光ファイバの被覆装置。
3. 前記突起部は、円錐台形状であることを特徴とする請求項２記載の光ファイバの被覆装置。
4. 前記突起部の円錐台形の高さをＨ、該円錐台形の底部外周と前記第１ダイ穴の内周面との距離をＷ、該円錐台形の頭部外周と前記第１ダイ穴の内周面との距離をＬ、前記第１ダイ穴の前記光ファイバ出口側の内周面直径をＤ１、前記第２ダイ穴の前記光ファイバ入口側の内周面直径をＤ２、前記第１被覆ダイと前記第２被覆ダイの間隙の距離をＧとしたときに、
   ０．０５Ｇ＜Ｈ＜０．５Ｇ
   （Ｄ_２−Ｄ_１）／２＜Ｗ＜Ｇ
   ０．０１ｍｍ≦Ｌ＜Ｗ
   を満たすことを特徴とする請求項３記載の光ファイバの被覆装置。
5. 前記突起部の円錐台形の高さをＨ、該円錐台形の底部外周と前記第１ダイ穴の内周面との距離をＷ、該円錐台形の頭部外周と前記第１ダイ穴の内周面との距離をＬ、前記第１被覆ダイと前記第２被覆ダイの間隙の距離をＧとしたときに、
   ０．０５ｍｍ＜Ｈ＜０．２５ｍｍ
   ０．１０ｍｍ＜Ｗ＜０．３０ｍｍ
   ０．０５ｍｍ≦Ｌ＜０．１ｍｍ
   ０．８ｍｍ≦Ｇ≦１．２ｍｍ
   を満たすことを特徴とする請求項３記載の光ファイバの被覆装置。

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