(57)【要約】【課題】  プリフォームを直接把持することにより、ダミーガラスの融着工程を排除することができ、これにより、プリフォームにかかる熱負荷を軽減してプリフォームの結晶化を防止し、さらに、作業工数を削減すると共にダミーガラスに要する余分なガラスを削減してコストダウンを図ることができる光ファイバの線引方法および線引装置を提供する。【解決手段】  把持機構２０により一端部を把持されたプリフォーム１１を他端部から線引炉１２に送り込んで軟化し、光ファイバを線引する光ファイバの線引方法であって、プリフォーム１１の端部を把持する把持機構２０の把持部２１に、線引炉１２の熱に直接にさらされない領域に設けられたバネ部材２２のバネ力を付勢して、常時一定の把持力でプリフォーム１１を把持する。【選択図】        図１
2006117484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
把持機構により一端部を把持されたプリフォームを他端部から線引炉に送り込んで軟化させ、光ファイバを線引する光ファイバの線引方法であって、
前記プリフォームの端部を把持する前記把持機構の把持部に、前記線引炉の熱に直接にさらされない領域に設けられたバネ部材のバネ力を付勢して、常時一定の把持力で前記プリフォームを把持することを特徴とする光ファイバの線引方法。
【請求項２】
把持機構により一端部を把持されたプリフォームを他端部から線引炉に送り込んで軟化させ、光ファイバを線引する光ファイバの線引装置であって、
前記把持機構が、前記線引炉の熱に直接にさらされない領域に設けられたバネ部材と、該バネ部材のバネ力を受けて前記プリフォームの端部を常時一定の力で把持するように構成された把持部と、を備えていることを特徴とする光ファイバの線引装置。
【請求項３】
前記把持部が、
中空円筒形状に形成され且つ、先端部に向かうに従って内径が次第に小さくなるようにテーパとされた内周面を有するスリーブ部材と、
前記スリーブ部材の内部空間に配置され、前記バネ部材のバネ力を受けて前記スリーブ部材のテーパに沿って該スリーブ部材の先端部方向に移動することにより互いに間隔を狭めて前記プリフォームを把持する複数のチャック爪と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバの線引装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリフォームから光ファイバを線引する光ファイバの線引方法および線引装置に関し、より詳細には酸化物ガラス光ファイバの線引方法および線引装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上端部を把持されたプリフォームを線引炉に送り込んで軟化し、光ファイバを線引する光ファイバの線引方法および線引装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この光ファイバの線引方法に用いる線引装置１００は、図７に示すように、チャック部１０１により保持されたプリフォーム１０２を、モータ１０３により回転させながら線引炉１０４に送り込み、加熱・軟化して光ファイバ１０５へと線引し、外周面を保護するために樹脂被覆装置１０６においてシリコーン樹脂等により被覆して巻取ドラム１０７に巻き取るものである。
【０００３】
一般に、チャック部１０１には金属製のストレートチャックやコレットチャック等が用いられ、事前の締め付けによる摩擦力でプリフォーム１０２を保持するようになっている。しかしながら、通信網に一般的に使用されている石英系ガラス光ファイバを線引する際にプリフォーム１０２は２０００℃近い高温にさらされるため、チャック部１０１の材料として使用できる金属が存在しない問題があった。
【０００４】
そこで、特許文献１に開示された光ファイバの線引方法および線引装置１００においては、プリフォーム１０２の上端部にダミーガラスを融着し、このダミーガラスをチャック部１０１により把持するようになっている。これにより、チャック部１０１を線引炉１０４から遠ざけてチャック部１０１の温度上昇を抑制している。
【特許文献１】特開２０００−３２７３６１号公報（第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年の通信容量の増大（ブロードバンド化）のニーズに対して、波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光通信方式の実用化が始まっている。このＷＤＭ光通信方式は、波長の異なる光信号を同時にファイバ中を伝送させる方式であり、多重化されたチャンネルの数だけ伝送容量を増加させることができる。そして、さらなる伝送容量の増加のために、多重化が実用化されているＣバンド（１５３０〜１５６０ｎｍ）の波長域に加え、Ｌバンド（１５７０〜１６００ｎｍ）やＳバンド（１５３０ｎｍ以下）の波長域への広帯域化が検討されている。
【０００６】
そして、ＷＤＭ光通信方式の広帯域化に伴い、光ファイバ中を伝送される光信号の減衰を補償するための光ファイバアンプにも広帯域化が求められている。光ファイバアンプとしては、エルビウム（Ｅｒ）イオンをドープした光ファイバ（ＥＤＦ:Ｅｒｂｉｕｍ  Ｄｏｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ）に、レーザーによる励起光と減衰した光信号とを同時に入れ、励起光のエネルギを利用したＥｒイオンの誘導増幅作用により光信号を増幅するものが一般的に用いられている。この光ファイバアンプの光ファイバには石英系ガラス光ファイバが用いられているが、石英系ガラス光ファイバに比べてより広帯域にわたって大きな増幅率を得られる酸化物ガラス光ファイバが注目されている。
【０００７】
しかしながら、酸化物ガラスは、石英系ガラスに比べて再加熱工程における結晶化が起こり易く、最終的な光ファイバ形状に線引するまでの熱負荷を出来る限り軽減することが重要である。上述した特許文献１に開示された光ファイバの線引方法および線引装置１００においては、プリフォーム１０２をチャック部１０１で保持するためのダミーガラスをプリフォーム１０２の上端部に融着さているため、プリフォーム１０２に熱負荷がかかり、光ファイバの伝送効率を低下させる原因となるプリフォーム１０２の結晶化を引き起こす虞があった。さらに、ダミーガラスをプリフォーム１０２に融着させるために作業工数が増加すると共に余分にガラスが必要となるため、コストアップを招くという問題があった。
【０００８】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、プリフォームを直接把持することにより、ダミーガラスの融着工程を排除して、プリフォームにかかる熱負荷を軽減すると共にコストダウンを図ることができる光ファイバの線引方法および線引装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した目的を達成するために、本発明にかかる光ファイバの線引方法は、把持機構により一端部を把持されたプリフォームを他端部から線引炉に送り込んで軟化させ、光ファイバを線引する光ファイバの線引方法であって、前記プリフォームの端部を把持する前記把持機構の把持部に、前記線引炉の熱に直接にさらされない領域に設けられたバネ部材のバネ力を付勢して、常時一定の把持力で前記プリフォームを把持することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明にかかる光ファイバの線引装置は、把持機構により一端部を把持されたプリフォームを他端部から線引炉に送り込んで軟化させ、光ファイバを線引する光ファイバの線引装置であって、前記把持機構が、前記線引炉の熱に直接にさらされない領域に設けられたバネ部材と、該バネ部材のバネ力を受けて前記プリフォームの端部を常時一定の力で把持するように構成された把持部と、を備えていることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明にかかる光ファイバの線引装置は、前記把持部が、中空円筒形状に形成され且つ、先端部に向かうに従って内径が次第に小さくなるようにテーパとされた内周面を有するスリーブ部材と、前記スリーブ部材の内部空間に配置され、前記バネ部材のバネ力を受けて前記スリーブ部材のテーパに沿って該スリーブ部材の先端部方向に移動することにより互いに間隔を狭めて前記プリフォームを把持する複数のチャック爪と、を備えることを特徴としている。
【００１２】
上記した光ファイバの線引方法および線引装置によれば、プリフォームの端部を把持する把持部にバネ部材によりバネ力を付勢しているので、常時一定の把持力でプリフォームを把持することができ、プリフォームと把持部との線膨張率の違いにかかわらずプリフォームを直接に把持部により把持することができる。これにより、プリフォームの端部にダミーガラスを融着する必要がなくなり、よって、プリフォームにかかる熱負荷を軽減すると共にコストダウンを図ることができる。
【００１３】
そして、高温雰囲気下でバネ性を維持することができる金属は特殊な耐熱合金に限られることから、バネ部材を線引炉の熱に直接にさらされない領域に設けており、これにより、バネ部材に特殊な耐熱合金を用いる必要がなく、さらなるコストダウンを図ることができると共にバネ部材の寿命を延長することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、プリフォームを直接把持することにより、ダミーガラスの融着工程を排除することができ、これにより、プリフォームにかかる熱負荷を軽減してプリフォームの結晶化を防止し、さらに、作業工数を削減すると共にダミーガラスに要する余分なガラスを削減してコストダウンを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の光ファイバの線引方法およびその装置に係る実施形態を示す断面の概略図、図２は把持機構の要部断面図、図３（Ａ）はスリーブ部材の平面図、図３（Ｂ）は同図（Ａ）に示すスリーブ部材の断面図、図４（Ａ）はチャック爪の平面図、図４（Ｂ）は同図（Ａ）におけるIV(B)-IV(B)矢視断面図、図５（Ａ）は押圧棒の正面図、図５（Ｂ）は同図（Ａ）に示す押圧棒の底面図、図６（Ａ）は支持管の側面図、図６（Ｂ）は同図（Ａ）に示す支持管の底面図である。
【００１６】
図１に示すように、本発明の一実施形態である光ファイバの線引装置１０は、把持機構２０により上端部１１ａを把持されたプリフォーム１１を、その下端部から縦型管状の線引炉１２に送り込んで軟化し、光ファイバ１３を線引するものである。
【００１７】
線引炉１２は、炉心管である石英管３０と、石英管３０の軸方向中央部の外周面に巻着されたヒータ３１と、石英管３０およびヒータ３１の外周面を覆う断熱材３２と、石英管３０の上側開口部に同軸に接続された金属製筒３３と、を備えている。石英管３０は、例えば４００ｍｍ程度であり、金属製筒３３は、例えば４０ｍｍ程度の長さに形成されている。尚、金属製筒３３は必須ではなく、例えば、石英管３０及び断熱材３２を延長してもよい。
【００１８】
炉心管として石英ガラス製のものを用いることにより低粉塵・低アウトガスが可能となり、プリフォーム１１および線引きされた光ファイバ１３の表面の汚染を防止することができ、好ましい。
【００１９】
石英管３０の下側開口部および鏡筒３３の上側開口部（即ち、線引炉１２の両側の開口部）には、それぞれ絞り（アイリス）３４，３６が設けられている。絞り３４（３６）は、円周方向に配置されて中心に略円形の開口を画成する複数の絞り羽根３５（３７）を有している。これらの絞り羽根３５（３７）は半径方向に移動可能とされており、よって、中心に画成される前記開口の径は可変とされている。
【００２０】
把持機構２０は、プリフォーム１１の上端部１１ａを把持する把持部２１と、この把持部２１に把持力を付与するバネ部材２２とを有し、バネ部材２２を、線引炉１２の熱に直接にさらされない位置に設けたものである。
【００２１】
さらに図２および図３を参照して、把持機構２０の下端部（線引炉１２側端部）に設けられている把持部２１は、中空円筒形状に形成され且つ、下端部（線引炉１２側端部）に向かうに従って内径が次第に小さくなるようにテーパとされた内周面（以後、テーパ面と称する。）２３ｂを有するスリーブ部材２３と、スリーブ部材２３の内部空間２３ａに配置され、バネ部材２２のバネ力を受けてスリーブ部材２３のテーパ面２３ａに沿ってスリーブ部材２３の下端部方向に移動することにより互いに間隔を狭めてプリフォーム１１の上端部１１ａを把持する複数のチャック爪２４とを備えている。
【００２２】
スリーブ部材２３の内部空間２３ａにおいて、軸方向中央付近から上方は内径φに形成されており、軸方向中央付近から下方には、軸方向に沿って下端部に向かうに従い次第に内径φより小径とされて前述したテーパ面２３ｂが形成されている。テーパ面２３ｂの下端周縁部からは、全周にわたって半径方向内側に突出しているストッパ部２３ｃが設けられており、チャック爪２４の下方への脱落を防止している。このストッパ部２３ｃの半径方向内側には、外部とスリーブ部材２３の内部空間２３ａとを連通し、プリフォーム１１を該内部空間２３ａに挿入するための挿通孔２３ｅが画成されている。また、スリーブ部材２３の上端部には、内周面にネジ溝を切られたネジ部２３ｄが設けられている。
【００２３】
図２および図４に示すように、スリーブ部材２３の内部空間２３ａ内には円周方向に等間隔に複数の（本実施形態では３個の）チャック爪２４が収容されている。各チャック爪２４は断面を円弧状に湾曲された部分円筒形状に形成されており、軸方向（高さ方向）中央付近から上方に円筒部２４ａを、軸方向中央付近から下方にテーパ部２４ｂを有している。円筒部２４ａの外周面の曲率半径Ｒ１は、φ／２（φ：スリーブ部材２３の内径。図３参照。）よりも僅かに小さく設定されている。また、テーパ部２４ｂは、スリーブ部材２３のテーパ面２３ｂに一致するように、軸方向に沿って下端部に向かうに従い外周面の曲率半径を次第にＲ１より小さくされている。各チャック爪２４は、外周面をスリーブ部材２３の内周面に摺接させながらスリーブ部材２３の内部空間２３ａ内を軸方向に移動可能とされている。チャック爪２４の円筒部２４ａには、半径方向に貫通する貫通孔２４ｃを軸方向に２段に設けられている。
【００２４】
図２、図５および図６に示すように、スリーブ部材２３に収容された複数のチャック爪２４とバネ部材２２との間には押圧棒２５および、この押圧棒２５を軸方向に移動可能に支持する支持管２６が介装されている。
【００２５】
押圧棒２５は、略円柱形状に形成されており、軸方向下端部には上部に比べて小径とされた小径部２５ｃが設けられている。この小径部２５ｃには半径方向に伸びる複数のピン２５ａが植設されている。複数のピン２５ａは、小径部２５ｃの円周方向に等間隔に（本実施形態では全周を３等分する位置に）且つ軸方向に２段に設けられており、各チャック爪２４は、貫通孔２４ｃにピン２５ａを遊嵌させて小径部２５ｃの半径方向に移動可能に押圧棒２５に装着されており、そして、上端面を小径部２５ｃの基端部に形成された段部２５ｅに当接させて押圧棒２５により押圧される。
【００２６】
また、押圧棒２５の軸方向中央部には、半径方向に凹設され且つ内周面にネジ溝を切られたネジ孔２５ｂが形成されており、このネジ孔２５ｂには支持ピン２５ｄが螺着されている。
【００２７】
支持管２６は、中空円筒形状の部材であり、内部に押圧棒２５を挿通されている。支持管２６の下端部には小径部２６ｂとこの小径部２６ｂの基端部に形成される段部２６ａが設けられていおり、この小径部２６ｂの外周面には、スリーブ部材２３のネジ部２３ｄのネジ溝に対応するネジ溝が切られている。支持管２６は、小径部２６ｂをスリーブ部材２３のネジ部２３ｄに螺合させ且つ段部２６ａをスリーブ部材２３の上端面に当接させて、スリーブ部材２３と同軸に一体となっている。
【００２８】
支持管２６の軸方向略中央部には、軸方向に縦長の長円形状のガイド溝２６ｃが貫通して設けられており、上述した支持ピン２５ｄは、このガイド溝２６ｃを通して支持管２６内に収容された押圧棒２５のネジ孔２５ｂに螺着され、且つガイド溝２６ｃ内において軸方向に移動可能とされている。
【００２９】
また、支持管２６の上端部２６ｄの内周面にはネジ溝が切ってあり、バネ部材２２が螺合して装着されるようになっている。そして、支持管２６の上端部２６ｄの内部に装着されたバネ部材２２は、押圧棒２５の上端面を押圧し、押圧棒２５を介して複数のチャック爪２４にバネ力を付勢する。尚、支持管２６の長さは、例えば３００ｍｍ程度とし、支持管２６の上端部２６ｄに装着されたバネ部材２２が線引炉１２の熱に直接にさらされない領域に位置するようにしている。また、バネ部材２２としては、スプリングプランジャー等を用いることができる。
【００３０】
上述した把持機構２０を組み立てる際は、まず、チャック爪２４の貫通孔２４ｃに押圧棒２５のピン２５ａを遊嵌させて各チャック爪２４を押圧棒２５に組み付ける。次いで、押圧棒２５に組み付けられたチャック爪２４をスリーブ部材２３の内部空間２３ａに収容する。次いで、押圧棒２５を収容しながら支持管２６をスリーブ部材２３に螺合させて一体とする。押圧棒２５のネジ孔２５ｂと支持管２６のガイド溝２６ｃとを合わせ、外側から支持ピン２５ｄをネジ孔２５ｂにねじ込み、押圧棒２５の上からバネ部材２２を支持管２６の上端部２６ｄに装着する。
【００３１】
このように構成された把持機構２０においては、複数のチャック爪２４は、押圧棒２５を介してバネ部材２２により軸方向下方に常時付勢されている。このとき、各チャック爪２４は、テーパ部２４ｂの外周面をスリーブ部材２３のテーパ面２３ｂに摺接させており、互いの間隔を狭めながら中心軸に集約されるように、スリーブ部材２３に作用されている。これにより、把持部２１の温度が上昇した場合（即ち、チャック爪２４とプリフォーム１１とのクリアランスが広がる場合）にも、複数のチャック爪２４が、中心軸に集約するように互いの間隔を狭め、常時一定の力でプリフォーム１１を把持し続ける。そして、バネ部材２２は、把持機構２０の上端部、即ち、線引炉１２の熱に直接にさらされない位置に配置されているので、バネ力を常時安定して複数のチャック爪２４に付勢する。
【００３２】
次に、本発明の実施形態にかかる光ファイバの線引方法について説明する。
ここで、線引に用いるプリフォーム１１としては、例えばモル％で、４２．８Ｂｉ２Ｏ３，３４．２ＳｉＯ２，７．１Ａｌ２Ｏ３，１４．３Ｇａ２Ｏ３，１．４Ｌａ２Ｏ３，０．２ＣｅＯ２を含有する酸化物系多成分ガラスから成るプリフォームを使用し、ピーク温度が５９０℃の線引炉１２にて線引を行う。
【００３３】
まず、支持管２６の上端部２６ｄに螺合して装着されているバネ部材２２を緩め、支持ピン２５ｄを軸方向上方に引き上げるなどして押圧棒２５と共にチャック爪２４を上昇させて開いておき、プリフォーム１１の上端部１１ａをスリーブ部材２３の挿通孔２３ｅからチャック爪２４の間に挿入する。次いで、バネ部材２２を締め込むと共にガイドピン２５ｄを開放することにより、押圧棒２５が押し下げられ、チャック爪２４が、テーパ部２４ｂの外周面をスリーブ部材２３のテーパ面２３ｂに摺接させ、中心軸に集約するように互いの間隔を狭めてプリフォーム１１の上端部１１ａを把持する。その後、不図示の駆動装置により保持機構２０を線引炉１２側へ移動させ、保持機構２０の把持部２１と共にプリフォーム１１を線引炉１２内に挿入し、プリフォーム１１を加熱・軟化して線引を行う。尚、図１に示すように、把持機構２０によるプリフォーム１１の上端部１１ａの把持が完了した後は、支持ピン２５ｄを押圧棒２５から取り外し、支持管２６のガイド溝２６ｃを、例えば耐熱テープ２７などにより塞ぐ。これにより、線引炉１２内の雰囲気温度が安定に保たれる。
【００３４】
ここで、線引炉１２の上側開口部に設けられた絞り３４は、半径方向に移動可能とされた複数の絞り羽根３５により前記開口の径を可変とされており、保持機構２０の把持部２１が線引炉１２内に挿入された後に、複数の絞り羽根３５が支持管２６の外周面に僅かな隙間おいて沿うよう前記開口の径を変化させて、線引炉１２の上側開口部を塞いでいる。同様に、線引炉１２の下側開口部に設けられた絞り３６は、プリフォーム１１から線引された光ファイバ１３の外周面に僅かな隙間おいて沿うよう前記開口の径を変化させて、線引炉１２の下側開口部を塞いでいる。これにより、線引炉１２内での上昇気流の発生が防止され、線引炉１２内の雰囲気温度が安定に保たれる。
【００３５】
線引が進むに伴い、プリフォーム１１の上端部１１ａを把持している保持機構２０の把持部２１は、線引炉１２のピーク温度領域（即ち、ヒータ３１の近傍）に接近し、把持部２１の温度が上昇してチャック爪２４とプリフォーム１１とのクリアランスが広がるが、複数のチャック爪２４は、バネ部材２２により軸方向下方に付勢されて中心軸に集約するように互いの間隔を狭め、一定の力でプリフォーム１１の上端部１１ａを把持し続ける。また、バネ部材２２は、把持機構２０の上端部、即ち、線引炉１２の熱に直接にさらされない位置に配置されているので、バネ部材２２近傍の温度は１００℃程度に抑えられており、バネ力を常時安定して複数のチャック爪２４に付勢する。
【００３６】
そして、線引された光ファイバ１３は、不図示の樹脂被覆装置によりシリコーン樹脂等で外周面を保護して不図示の巻取ドラムに巻き取る。
【００３７】
尚、本発明の光ファイバの線引方法および線引き装置は、上述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能である。例えば、上述した実施形態において、チャック爪２４を３個設けたが、プリフォーム１１を把持する際に隣接するチャック爪２４と干渉しない範囲でさらに複数個設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の光ファイバの線引方法およびその装置に係る実施形態を示す断面の概略図である。
【図２】図１に示す把持機構の要部断面図である。
【図３】（Ａ）はスリーブ部材の平面図、（Ｂ）は同図（Ａ）に示すスリーブ部材の断面図である。
【図４】（Ａ）はチャック爪の平面図、（Ｂ）は同図（Ａ）におけるIV(B)-IV(B)矢視断面図である。
【図５】（Ａ）は押圧棒の正面図、（Ｂ）は同図（Ａ）に示す押圧棒の底面図である。
【図６】図６（Ａ）は支持管の側面図、（Ｂ）は同図（Ａ）に示す支持管の底面図である。
【図７】従来の光ファイバの線引装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０    光ファイバの線引装置
１１    プリフォーム
１１ａ  上端部
１２    線引炉
１３    光ファイバ
２０    把持機構
２１    把持部
２２    バネ部材
２３    スリーブ部材
２３ａ  内部空間
２３ｂ  テーパ面
２４    チャック爪
【図１】
2006117484.tif 000003
【図２】
2006117484.tif 000004
【図３】
2006117484.tif 000005
【図４】
2006117484.tif 000006
【図５】
2006117484.tif 000007
【図６】
2006117484.tif 000008
【図７】
2006117484.tif 000009