(57)【要約】【課題】炉体内部におけるガスのしめる体積変化を抑えて径変動なく高品質な光ファイバを線引きする。【解決手段】線引き炉１１の上部入口に、内周側へ向かってシールガスを噴出するガス供給器１７を設ける。少なくとも光ファイバ母材２１の上端の肩部からなる縮径部２１ｂが線引き炉１１の上部入口に到達した以降に、線引き炉１１内に送り込む光ファイバ母材２１の縮径部２１ｂに、光ファイバ母材２１の外径と略同一外径に形成され、光ファイバ母材２１よりも上方に配置された係合部材３２から懸垂された封鎖部材３１を配設する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部入口にて内周側へ向かってシールガスを噴出する線引き炉内へ光ファイバ母材を上方から送り込みつつ送り込み方向前方側から引き取り前記線引き炉にて加熱軟化させて所定の外径に細径化された光ファイバを線引きする光ファイバの線引き方法であって、
少なくとも前記光ファイバ母材の上端の縮径部が線引き炉の上部入口に到達した以降に、前記光ファイバ母材の前記縮径部の上方に、前記光ファイバ母材と略同一外径に形成されかつ前記光ファイバ母材側の端面が前記縮径部に沿う形状に形成された封鎖部材を配設して前記線引き炉の上部入口と前記封鎖部材との間をシールガスにてガスシールすることを特徴とする光ファイバの線引き方法。
【請求項２】
請求項１記載の光ファイバの線引き方法であって、
前記封鎖部材は、複数の部材から構成され、これら複数の部材が、変形する前記縮径部に追従して移動可能とされていることを特徴とする光ファイバの線引き方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の光ファイバの線引き方法であって、
前記封鎖部材を、その上部に配設した係合部材から懸垂したことを特徴とする光ファイバの線引き方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の光ファイバの線引き方法であって、
前記封鎖部材を前記光ファイバ母材の前記縮径部に載置して端面を接触させておくことを特徴とする光ファイバの線引き方法。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか１項に記載の光ファイバの線引き方法であって、
前記封鎖部材を前記光ファイバ母材の前記縮径部に対して僅かに隙間をあけて配設することを特徴とする光ファイバの線引き方法。
【請求項６】
請求項５記載の光ファイバの線引き方法であって、
前記封鎖部材の端面から、前記光ファイバ母材の前記縮径部にガスを流出させることを特徴とする光ファイバの線引き方法。
【請求項７】
上部入口にて内周側へ向かってシールガスを噴出するガス供給器が設けられた線引き炉を有し、該線引き炉内に上方から送り込まれて加熱軟化された光ファイバ母材を下端から引き取ることにより所定の外径に細径化された光ファイバを線引きする光ファイバの線引き装置であって、
前記光ファイバ母材の上端の肩部からなる縮径部の上方に、前記光ファイバ母材の外径と略同一外径に形成され、かつ、前記光ファイバ母材側の端面が前記縮径部に沿う形状に形成された封鎖部材が、前記光ファイバ母材よりも上方に配置された係合部材から懸垂されて配設されていることを特徴とする光ファイバの線引き装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスシールにより光ファイバの線引きを安定して行うことのできる光ファイバの線引き方法及び線引き装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバは、石英等の材料で製造した母材を線引き炉の上部から供給し、線引き炉において先端部を加熱溶融し、母材の先端から下方に引き出して細径化することにより製造されている。
図６に示す線引き炉は、線引炉３上部に設置されたガスディフーザ１には、母材２を挿入するための挿入口が形成されており、このガスディフーザ１から母材２に向けて不活性ガスＦ１が噴出されている（特許文献１参照）。
【０００３】
ガスシールは通常、線引き炉の上端で不活性ガスを母材に吹き付ける形で行われる。吹き出された不活性ガスは、母材に当たって上流へ流れる上昇流と下方に流れる下降流とに分かれる。このうち、上昇流が母材と炉心管の隙間から酸素が侵入するのを防止する。また、下降流が線引き炉下部に設置されたシャッターから放出することにより下方からの酸素の侵入を防止する。このようなガスの流れにより、線引き炉内は大気圧に対して常に陽圧に保たれる。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６２−１７６９３８号公報（３頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、母材を線引きしようとした場合、炉体上部と母材との間をガスにてシールすると、母材と母材を吊り下げるダミー棒との径の差で生じる縮径部が炉体内部に進入すると、炉体内部のガスの占める体積が変化し、その結果としてガスの流れが変化してしまい、これが線引きする光ファイバの径変動になってしまう。
【０００６】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、炉体内部におけるガスの占める体積変化を抑えて径変動なく高品質な光ファイバを線引きすることが可能な光ファイバの線引き方法及び線引き装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の光ファイバの線引き方法は、上部入口にて内周側へ向かってシールガスを噴出する線引き炉内へ光ファイバ母材を上方から送り込みつつ送り込み方向前方側から引き取り線引き炉にて加熱軟化させて所定の外径に細径化された光ファイバを線引きする光ファイバの線引き方法であって、少なくとも光ファイバ母材の上端の縮径部が線引き炉の上部入口に到達した以降に、光ファイバ母材の縮径部の上方に、光ファイバ母材と略同一外径に形成されかつ光ファイバ母材側の端面が縮径部に沿う形状に形成された封鎖部材を配設して線引き炉の上部入口と封鎖部材との間をシールガスにてガスシールすることを特徴とする。
【０００８】
そして、本発明の光ファイバの線引き方法によれば、光ファイバの線引きが進み、光ファイバ母材の肩部である縮径部が線引き炉内に進入したとしても、光ファイバ母材の縮径部の上方に光ファイバ母材と略同一外径に形成されかつ光ファイバ母材側の端面が縮径部に沿う形状に形成された封鎖部材を配設しているので、炉の内部におけるガスの占める体積変化が抑えられ、これにより、炉内へ供給される不活性ガスなどのシールガスの流れの変化が防止され、ガスの流れの変化によって生じる光ファイバの径の変動が抑えられ、安定した径にて光ファイバを線引きすることができ、高品質な光ファイバを線引きすることができる。
【０００９】
なお、封鎖部材を複数の部材から構成し、これら複数の部材が変形する縮径部に追従して移動可能としても良い。
また、封鎖部材を、その上部に配設した係合部材から懸垂しても良い。
【００１０】
また、封鎖部材を光ファイバ母材の縮径部に載置して端面を接触させおいても良く、さらに、好ましくは、封鎖部材を光ファイバ母材の縮径部に対して僅かに隙間をあけて配設しても良い。
なお、封鎖部材の端面から光ファイバ母材の縮径部にガスを流出させても良い。
【００１１】
また、本発明の光ファイバの線引き装置は、上部入口にて内周側へ向かってシールガスを噴出するガス供給器が設けられた線引き炉を有し、線引き炉内に上方から送り込まれて加熱軟化された光ファイバ母材を下端から引き取ることにより所定の外径に細径化された光ファイバを線引きする光ファイバの線引き装置であって、光ファイバ母材の上端の肩部からなる縮径部の上方に、光ファイバ母材の外径と略同一外径に形成され、かつ、光ファイバ母材側の端面が縮径部に沿う形状に形成された封鎖部材が、光ファイバ母材よりも上方に配置された係合部材から懸垂されて配設されていることを特徴とする。
【００１２】
そして、本発明の光ファイバの線引き装置によれば、光ファイバの線引きが進み、光ファイバ母材の肩部である縮径部が線引き炉内に進入したとしても、光ファイバ母材の縮径部に光ファイバ母材と略同一外径に形成されかつ光ファイバ母材側の端面が縮径部に沿う形状に形成された封鎖部材が配設されているので、炉の内部におけるガスの占める体積変化が抑えられ、これにより、炉内へ供給される不活性ガスなどのシールガスの流れの変化が防止され、ガスの流れの変化によって生じる光ファイバの径の変動が抑えられ、安定した径にて光ファイバを線引きすることができ、高品質な光ファイバを線引き可能な線引き装置が提供できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光ファイバの線引き方法及び線引き装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２は、本発明の実施形態に係る光ファイバの線引き装置を構成する線引き炉を示している。図１では、線引き装置を半割状態で示しているが、実際には、光ファイバ母材の軸を対称軸とする形状である。
図に示すように、線引き炉１１は、外周に発熱部１２が設けられたカーボンからなる円筒状の炉心管１３を有している。
炉心管１３は、その外周が断熱材１４によって覆われ、さらにその外周が炉体１５によって覆われている。
【００１４】
炉心管１３の上部には、上蓋１６が設けられている。この上蓋１６には、炉心管１３と略同一内径の円筒部１６ａが形成されており、その外周側にて周方向にほぼ等間隔をあけて３箇所以上設けられたガス供給器１７によって吹き出し口１６ｂから内周側にアルゴン、窒素、ヘリウム等の不活性ガスからなるシールガスが周囲に略均等に吹き込まれて（矢印参照）ガスシールがされている。略同一とは径に対して１〜５ｍｍの差をいう。なお、ガスシールのために吹き込むガスの流量としては、約１０〜３０ｌ／ｍｉｎ程度が好ましい。
また、炉心管１３の下方には、断熱材からなる円筒状の炉延長部１９が設けられている。
【００１５】
そして、上記線引き炉１１には、その上部からダミー棒１８に連結された光ファイバ母材２１が送り込まれ、その先端部が発熱部１２によって加熱溶融され、下方に引き出されて細径化されて光ファイバ２１ａとされる。
【００１６】
本実施形態では、上記線引き炉１１によって光ファイバ母材２１から光ファイバ２１ａを線引きする際に、光ファイバ母材２１の上部に封鎖部材３１を載置しておく。
この封鎖部材３１は、外径が光ファイバ母材２１と略同一（好ましくは±１ｍｍ程度の範囲）の円筒状の外周円筒体３１ａと、この外周円筒体３１ａの内部に入れ子状に挿通された円筒状の内周円筒体３１ｂとから構成されており、内周円筒体３１ｂにダミー棒１８が挿通されている。
【００１７】
この封鎖部材３１を構成する外周円筒体３１ａ及び内周円筒体３１ｂは、それぞれその下方の端面が、ダミー棒１８との径の差で生じる光ファイバ母材２１の肩部からなる縮径部２１ｂに略沿った形状に形成されている。例えば、縮径部２１ｂがテーパ形状で、そのテーパの傾きがαであるならば、封鎖部材の下方の端面はテーパ形状で、αの傾きを有している。封鎖部材が複数の部材から構成される場合、各部材は、上記のように入れ子状に挿通された円筒体であってもよい。各円筒体がさらに、複数の部材から構成されていてもよい。使用するときには、各部材は、隙間を開けない。
封鎖部材３１の上部には、ダミー棒１８に固定された円板状の係合部材３２が設けられており、封鎖部材３１の外周円筒体３１ａ及び内周円筒体３１ｂは、それぞれ係合部材３２から懸垂ワイヤ３３によってそれぞれ懸垂されている。なお、この懸垂ワイヤ３３は、封鎖部材３１を光ファイバ母材２１の縮径部２１ｂに載置させた状態にて僅かに弛まされている。
【００１８】
そして、このように、光ファイバ母材２１の上部に、光ファイバ母材２１の外径と略同一の外径の封鎖部材３１を載置しておくことにより、光ファイバ２１ａの線引きが進み、光ファイバ母材２１の肩部である縮径部２１ｂが線引き炉１１内に進入したとしても、炉の内部におけるガスの占める体積変化が抑えられ、これにより、ガス供給器１７から炉内へ供給されるシールガスの流れの変化が防止され、ガスの流れの変化によって生じる光ファイバ２１ａの径の変動が抑えられ、安定した径にて光ファイバ２１ａを線引きすることができ、高品質な光ファイバ２１ａを線引きすることができる。
【００１９】
さらに、線引きが進行し、加熱溶融箇所が縮径部２１ｂに近づくと、光ファイバ母材２１の肩部である縮径部２１ｂが軸方向に伸び、縮径部２１ｂにおける径方向に対する傾斜角度が大きくなる。
そして、このように、縮径部２１ｂが変形すると、図３に示すように、封鎖部材３１は、外周円筒体３１ａ及び内周円筒体３１ｂが縮径部２１ｂの変形に追従して下方へ移動する。
これにより、縮径部２１ｂが変形したとしても、確実に炉内部におけるガスの占める体積変化を抑えることができ、安定した径にて光ファイバ２１ａを製造することができる。
【００２０】
また、封鎖部材３１を吊り下げる係合部材３２は、上記のようにダミー棒１８に固定しても良いが、ダミー棒１８に固定せずに、別個の移動手段によってダミー棒１８の移動に同期させて降下させるようにしても良い。この場合、光ファイバ母材２１の縮径部２１ｂが線引き炉１１に差し掛かった時点にて、係合部材３２を移動手段によって下降させて、以降はダミー棒１８に同期させて下降させれば良い。
【００２１】
なお、封鎖部材３１は、上記のように、端面が光ファイバ母材２１の縮径部２１ｂに当接するように縮径部２１ｂに載置させても良いが、僅かに隙間をあけて配置させても良い。
ところで、線引きしている光ファイバ２１ａが万一断線した場合、復帰する間に光ファイバ母材２１が溶融してしまわないように、光ファイバ母材２１は上方へ引き上げられて線引き炉１１の加熱領域から引き出される。
このとき、封鎖部材３１が、その端面を光ファイバ母材２１の縮径部２１ｂに対し僅かに隙間をあけて配置されていると、加熱領域から引き出されて温度変化が生じても、光ファイバ母材２１と封鎖部材３１との線膨張係数の違いにより、光ファイバ母材２１が損傷する恐れがない。封鎖部材が光ファイバ母材の縮径部に載置されている場合であっても、封鎖部材を係合手段から懸垂させておけば、断線時に係合部材を光ファイバ母材よりも上へ引き上げて封鎖部材と光ファイバ母材とを離すことができる。
したがって、封鎖部材３１は、その端面を光ファイバ母材２１の縮径部２１ｂに対して僅かに隙間をあけて配置させるのが好ましい。
【００２２】
図４に示すものは、封鎖部材３１を構成する外周円筒体３１ａ及び内周円筒体３１ｂの先端部近傍に、反射式の光学系センサ４１を設けたものである。そして、このセンサ４１を有する外周円筒体３１ａ及び内周円筒体３１ｂからなる封鎖部材３１は、センサ４１によって先端と光ファイバ母材２１との間の距離が測定され、この測定結果に基づいて、光ファイバ母材２１との間に僅かに隙間をあけた状態に配置される。そして、これら外周円筒体３１ａ及び内周円筒体３１ｂは、縮径部２１ｂが変形した際に、その変形にともなってそれぞれ僅かに隙間をあけた状態に追従する。なお、外周円筒体３１ａ及び内周円筒体３１ｂの端面には、可視光を遮りかつ熱を通しにくいフィルタ４２が設けられ、センサ４１における可視光による測定の変動や熱による影響が抑えられている。
【００２３】
外周円筒体３１ａ及び内周円筒体３１ｂをそれぞれ別個に吊り下げる係合部材３２を設け、これら係合部材３２を別個に昇降させて、外周円筒体３１ａ及び内周円筒体３１ｂを、光ファイバ母材２１の縮径部２１ｂに追従させてもよい。
【００２４】
また、封鎖部材３１を中空として、内部にガスを通したり、ガスを通す配管を設けて、封鎖部材３１の下面からガラス母材２１にガスを吹き付け、封鎖部材３１の端面と光ファイバ母材２１との隙間から流出させるようにしても良く、このようにすると、ガス供給器１７によって円筒部１６ａから内周側にガスを吹き出すことによるガスシールの効果をさらに高めることができる。
【００２５】
なお、封鎖部材３１は、その内部に液体やガスなどの冷媒を流して冷却する冷却構造を施すことにより、熱による破損、損傷を確実に防止することができる。また、封鎖部材３１としては、石英、セラミックス、金属等が使用可能であるが、特に金属の場合は、前述した冷却構造などにより冷却してその溶融を防止するのが望ましい。
【００２６】
本実施形態例のように、単一の部材からなる封鎖部材３１を備えた線引き装置と、封鎖部材３１を備えていない従来の線引き装置とによって光ファイバを線引きした場合の光ファイバの径の変動を比較した。
図５に示すように、封鎖部材３１を備えていない線引き装置の場合は、線引きする光ファイバのファイバ距離が長くなるにしたがって、径の変動が大きくなるのに対して、封鎖部材３１を備えた本実施形態例の線引き装置の場合は、ファイバ距離が長くなっても径の変動が抑えられて常に安定した光ファイバを線引きすることができることがわかった。
【００２７】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の光ファイバの線引き方法及び線引き装置によれば、光ファイバの線引きが進み、光ファイバ母材の肩部である縮径部が線引き炉内に進入したとしても、光ファイバ母材の縮径部に光ファイバ母材と略同一外径に形成されかつ光ファイバ母材側の端面が縮径部に沿う形状に形成された封鎖部材を配設しているので、炉の内部におけるガスの占める体積変化が抑えられ、これにより、炉内へ供給される不活性ガスなどのシールガスの流れの変化が防止され、ガスの流れの変化によって生じる光ファイバの径の変動が抑えられ、安定した径にて光ファイバを線引きすることができ、高品質な光ファイバを線引きすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバの線引き方法及び線引き装置を説明する線引き炉の斜視図である。
【図２】線引き装置を構成する線引き炉の構造を示す線引き炉の断面図である。
【図３】線引き炉における光ファイバ母材の変形状態を示す線引き炉の断面図である。
【図４】センサを有する封鎖部材を示す封鎖部材の断面図である。
【図５】本発明の光ファイバの線引き方法と従来の光ファイバの線引き方法との比較結果を示すグラフである。
【図６】従来の線引き炉の概略構造図である。
【符号の説明】
１１  線引き炉
１７  ガス供給器
２１  光ファイバ母材
２１ａ  光ファイバ
２１ｂ  縮径部
３１  封鎖部材
３１ａ  外周円筒体（円筒体）
３１ｂ  内周円筒体（円筒体）
３２  係合部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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