(57)【要約】【課題】断線などの不具合なく高品質な光ファイバを良好に製造することが可能な光ファイバの製造方法を提供する。【解決手段】ガラス母材Ｇを加熱炉２１で加熱して軟化させ、ガラス母材Ｇを軸回りに回転させながら線引きしてガラスファイバＧ１を製造する製造方法であって、線引きされるガラスファイバＧ１の線位置を検出し、この線位置が加熱炉２１の中心に配置されるようにガラス母材Ｇを軸方向に直交する方向へ移動させる位置調整制御を、定常でガラスファイバＧ１を線引きする際の製造線速Ｖに達する前の所定線速Ｖｂから開始する。【選択図】図１
2013220972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ母材を加熱炉で加熱して軟化させ、前記光ファイバ母材を軸回りに回転させながら線引きして光ファイバを製造する光ファイバの製造方法であって、
線引きされる光ファイバの線位置を検出し、この線位置が前記加熱炉の中心に配置されるように前記光ファイバ母材を軸方向に直交する方向へ移動させる位置調整制御を、定常で光ファイバを線引きする際の製造線速に達する前の所定線速から開始することを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光ファイバの製造方法であって、
前記所定線速は、前記加熱炉の下流側に設けた一対の冷却装置本体を有する開閉可能な半割り構造の冷却装置を閉じて前記光ファイバの冷却を開始する冷却開始線速よりも低速であることを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の光ファイバの製造方法であって、
前記所定線速は、キャプスタンによる光ファイバの引取りを開始し、光ファイバの張力が１０ｇ以上となる線速であることを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載の光ファイバの製造方法であって、
前記所定線速は、線引きされた光ファイバの周囲にダイスにより紫外線硬化型樹脂の塗布を開始する線速であることを特徴とする光ファイバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ母材から光ファイバを線引きして製造する光ファイバの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは、例えば、石英等の材料で製造された光ファイバ母材の下端側を加熱して軟化させ、この軟化させた部分に張力をかけて引き伸ばすことで細径化されたガラスファイバとし、さらにその周囲に樹脂を被覆することにより得られる。この光ファイバ母材を細径化して光ファイバとする工程は、線引きと呼ばれ、線引きされた光ファイバは、キャプスタンローラ等の引き取り手段によりそのパスラインの下流側に引き取られてボビン等に巻き取られる。
【０００３】
光ファイバを線引きするにあたって、光ファイバ母材のセット位置や母材曲がりなどにより、線引き途中で光ファイバの位置が炉中心からずれる場合がある。このように光ファイバの位置がずれると、下流側の冷却装置との接触による断線、光ファイバの外径を測定する外径測定器の測定範囲から光ファイバが外れることによる測定不良、あるいは光ファイバ母材の周方向の不均一な溶融によって光ファイバが非円になってしまうクラッド径非円不良などの不具合が生じるおそれがある。
【０００４】
このため、光ファイバを製造するにあたって、加熱炉内の光ファイバ母材の縮径部の位置の変位又は形状の変化を検出手段によって検出し、縮径部の位置又は形状が、所定の位置又は所定の形状となるように、光ファイバ母材を加熱炉内で光ファイバ母材の軸方向に対して直交する方向に移動させ、製造する光ファイバの外径の非円率及びコアの偏心を低減することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１６８５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、光ファイバを線引きする際に、光ファイバの断面形状を極力真円にするために、光ファイバ母材を軸回りに回転させて光ファイバ母材の溶融を均一化する方法、いわゆる回転線引きと呼ばれる線引き方法を行うことがある。
しかしながら、この回転線引きを行う際に、位置がずれた状態で回転させると振れ回りが生じるため、光ファイバが冷却装置に接触して断線するなどの不具合が生じるおそれがある。このため、最初は光ファイバ母材を回転させずに、ある程度定常状態になってから回転させることも考えられるが、その場合、周方向の温度むらにより、特に初期に線引きした光ファイバに非円が生じる場合がある。
【０００７】
本発明の目的は、断線などの不具合なく高品質な光ファイバを良好に製造することが可能な光ファイバの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決することのできる光ファイバの製造方法は、光ファイバ母材を加熱炉で加熱して軟化させ、前記光ファイバ母材を軸回りに回転させながら線引きして光ファイバを製造する光ファイバの製造方法であって、
線引きされる光ファイバの線位置を検出し、この線位置が前記加熱炉の中心に配置されるように前記光ファイバ母材を軸方向に直交する方向へ移動させる位置調整制御を、定常で光ファイバを線引きする際の製造線速に達する前の所定線速から開始することを特徴とする。
【０００９】
前記所定線速は、前記加熱炉の下流側に設けた一対の冷却装置本体を有する開閉可能な半割り構造の冷却装置を閉じて前記光ファイバの冷却を開始する冷却開始線速よりも低速であることが好ましい。
【００１０】
前記所定線速は、キャプスタンによる光ファイバの引取りを開始し、光ファイバの張力が１０ｇ以上となる線速であってもよい。
【００１１】
前記所定線速は、線引きされた光ファイバの周囲にダイスにより紫外線硬化型樹脂の塗布を開始する線速であってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
上記の光ファイバの製造方法によれば、光ファイバ母材を軸回りに回転させながら線引きされる光ファイバの線位置を検出し、この線位置が加熱炉の中心に配置されるように光ファイバ母材を軸方向に直交する方向へ移動させる位置調整制御を行う。そして、この位置調整制御を開始するタイミングを、定常で光ファイバを線引きする際の製造線速に達する前の所定線速としている。つまり、低線速域から位置調整制御を行うことで、回転線引きを行いながらでも、線位置ずれによる不具合の発生を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】光ファイバの製造装置の概略構成図である。
【図２】位置調整制御の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る光ファイバの製造方法の実施の形態の例について説明する。
まず、本発明に係る光ファイバの製造方法が適用される光ファイバの製造装置について説明する。
図１に示すように、光ファイバの製造装置１は、その最も上流側に、光ファイバ用のガラス母材（光ファイバ母材）Ｇを加熱する加熱炉２１を備えている。加熱炉２１は、内側にガラス母材Ｇが供給される円筒状の炉心管３と、この炉心管３を囲む発熱体４とを備え、発熱体４によりガラス母材Ｇを軟化させる加熱領域が形成される。また、加熱炉２１には、加熱領域にパージガスを供給するガス供給部５が設けられている。
【００１５】
ガラス母材Ｇは、その上部のダミー棒Ｄが把持機構６によって把持されることで支持されて、炉心管３の内側の加熱領域にその下端部分が位置するように加熱炉２１内に送られ、下方に引き伸ばされて細径化され、樹脂被覆前の光ファイバ（以下、ガラスファイバという）Ｇ１が形成される。
【００１６】
把持機構６は、ダミー棒Ｄを把持してガラス母材Ｇを軸回りに回転させる回転機構２２と、把持したガラス母材Ｇを回転機構２２とともに軸方向（Ｚ方向）に対して直交する水平方向（ＸＹ方向）に移動させる水平移動機構２３と、把持したガラス母材Ｇを線引きの進行にともなって下降等をさせるフィーダ２４とを備えている。
【００１７】
加熱炉２１の下流側には、ファイバ位置測定器２５が設けられており、このファイバ位置測定器２５によって、ガラス母材Ｇから線引きされたガラスファイバＧ１の水平方向の位置が検出される。
【００１８】
このファイバ位置測定器２５の下流側には、ヘリウムガス等の冷却ガスを用いた冷却装置７が設けられており、これにより、ガラスファイバＧ１は冷却される。冷却装置７は、一対の冷却装置本体７ａを有する開閉可能な半割り構造とされており、冷却装置本体７ａを互いに近接させて突き合わせた閉状態でガラスファイバＧ１を冷却する。
【００１９】
冷却装置７を出たガラスファイバＧ１は、例えばレーザ光式の外径測定器８によりその外径が測定される。光ファイバＧ１の外径は、例えば１２５μｍである。
【００２０】
外径測定器８の下流側には、ガラスファイバＧ１に紫外線硬化型樹脂を塗布するダイス９及び塗布された紫外線硬化型樹脂を硬化させるための紫外線照射装置１０が順に設けられている。このダイス９及び紫外線照射装置１０を通過したガラスファイバＧ１は、その外周に紫外線硬化型樹脂の被覆層が形成され、光ファイバＧ２とされる。紫外線硬化型樹脂としては、例えば、ウレタンアクリレート樹脂が用いられる。光ファイバＧ２の外径は、例えば２５０μｍである。
【００２１】
光ファイバＧ２は、紫外線照射装置１０を通過した後、加熱炉２１の直下に設けられたガイドローラである直下ローラ１２に掛けられ、この直下ローラ１２によって走行方向が変更される。そして、この直下ローラ１２によって走行方向が変更された光ファイバＧ２は、検査装置１１によって、その被覆層が監視される。この検査装置１１は、気泡検出器、外径測定器あるいはコブ（凹凸）検出器等の検出器であって、光ファイバＧ２の被覆層における気泡の有無、被覆層の外径あるいは被覆層におけるコブ（凹凸）の有無を光学的（例えばレーザ光式）に検出し、不良の発生を監視する光学機器である。
【００２２】
この検査装置１１の下流側には、ガイドローラ１３が設けられており、検査装置１１によって検査される光ファイバＧ２の走行は、直下ローラ１２とガイドローラ１３によってガイドされる。
【００２３】
ガイドローラ１３を通過した光ファイバＧ２は、その後、キャプスタン１４により引き取られ、スクリーニング装置１５及びダンサローラ１６，１７を介して巻き取りボビン１８に送られて巻き取られる。
【００２４】
また、光ファイバの製造装置１は、制御部２７を備えている。この制御部２７には、回転機構２２、水平移動機構２３、フィーダ２４、ファイバ位置測定器２５、外径測定器８、検査装置１１、キャプスタン１４等が通信可能に接続されており、制御部２７は、ファイバ位置測定器２５、外径測定器８等からの検出信号に基づいて、回転機構２２、水平移動機構２３及びフィーダ２４等を制御する。
【００２５】
次に、上記の光ファイバの製造装置１によって光ファイバを製造する方法の例について説明する。
加熱炉２１にガラス母材Ｇを導入し、発熱体４によって加熱して下方に引き延ばし、細径化されたガラスファイバＧ１を線引きする。このとき、回転機構２２によってガラス母材Ｇを軸回りに、例えば周方向の一方へ約１０分で１周の割合で回転させる。
【００２６】
また、制御部２７は、線引き開始後にガラスファイバＧ１の線速が冷却開始線速Ｖａとなった時点で、冷却装置７を閉じてガラスファイバＧ１の冷却を開始する。これにより、低線速でのガラスファイバＧ１の冷却装置７への接触による不具合を回避する。なお、冷却開始線速Ｖａは、例えば、９００ｍ／分である。
【００２７】
その後、水平移動機構２３でガラスファイバＧ１の位置を調整しながら、定常製造時の製造線速ＶでガラスファイバＧ１を線引きする。なお、製造線速Ｖは、例えば、１６００ｍ／分である。
【００２８】
なお、線引きしたガラスファイバＧ１の外周には、ダイス９によって紫外線硬化型樹脂が塗布され、さらに、紫外線照射装置１０によって紫外線硬化型樹脂に紫外線が照射されて硬化され、樹脂が被覆された光ファイバＧ２とされている。
【００２９】
樹脂を被覆した光ファイバＧ２の走行方向を、直下ローラ１２によって変更して検査装置１１へ案内する。そして、光ファイバＧ２を検査装置１１へ通過させることにより、この検査装置１１で被覆層における気泡の有無、被覆層の外径あるいは被覆層におけるコブの有無等の形状を光学的に検査する。
【００３０】
形状検査を行った光ファイバＧ２を、ガイドローラ１３によってキャプスタン１４へ案内し、キャプスタン１４によって引き取らせて所定の張力を付与し、スクリーニング装置１５及びダンサローラ１６，１７を介して巻き取りボビン１８で巻き取る。
【００３１】
上記のように、本実施形態では、ガラスファイバＧ１を線引きする際に、回転機構２２によってガラス母材Ｇを軸回りに回転させることで、ガラス母材Ｇの溶融を均一化し、ガラスファイバＧ１の断面形状が非円とならないように（すなわち極力真円となるように）している。
しかし、この回転線引きを行う際に、回転軸とガラス母材Ｇの中心軸とのずれがあると、回転によるガラス母材Ｇの振れ回りが生じるため、芯ずれによりガラスファイバＧ１が冷却装置７に接触するおそれがあり、断線などの不具合が生じるおそれがある。
【００３２】
このため、本実施形態では、定常でガラスファイバＧ１を線引きする際の製造線速Ｖに達する前の所定線速Ｖｂから、水平移動機構２３によるガラス母材Ｇの位置調整を開始する。この所定線速Ｖｂは、冷却装置７を閉じてガラスファイバＧ１の冷却を開始する冷却開始線速Ｖａよりも低速であり、ガラスファイバＧ１に張力がかかり、線振れなどがあまり生じない程度の線速であることが好ましく、製造線速Ｖの１０％以上５０％以下程度の範囲内に設定することが好ましい。具体的には、キャプスタン１４による光ファイバＧ２の引取りを開始し、光ファイバＧ２の張力が１０ｇ以上となる線速、ガラスファイバＧ１の周囲にダイス９により紫外線硬化型樹脂の塗布を開始し、被覆による張力が加わり始める時の線速であることが好ましく、製造線速Ｖが１６００ｍ／分の場合では、例えば、所定線速Ｖｂを、例えば、２００ｍ〜７００ｍ／分程度とすることが好ましい。
【００３３】
次に、水平移動機構２３を制御することによる位置調整制御について、図２に示すフローチャートに沿って説明する。
制御部２７は、ファイバ位置測定器２５での検出信号である位置情報を、例えば、０．１秒毎に取り入れる（ステップＳ０１）。
そして、制御部２７は、例えば、１０回の位置情報を平均し、その平均した位置（Ｘ，Ｙ）を現在値とする（ステップＳ０２）。
【００３４】
次に、ガラスファイバＧ１の目標位置（Ｘｔ，Ｙｔ）と現在値（Ｘ，Ｙ）とを比較する（ステップＳ０３）。なお、目標位置（Ｘｔ，Ｙｔ）は、通常は（０，０）に設定される。
目標位置（Ｘｔ，Ｙｔ）と現在値（Ｘ，Ｙ）とが、次式（１），（２）の何れを満たすか否かを判定する。
【００３５】
{（Ｘｔ−Ｘ）２＋（Ｙｔ−Ｙ）２}０．５＜Ａ  …（１）
{（Ｘｔ−Ｘ）２＋（Ｙｔ−Ｙ）２}０．５≧Ａ  …（２）
【００３６】
なお、Ａは、任意に設定される定数であり、例えば、０．０２５ｍｍ〜０．０５ｍｍの範囲の数値が用いられる。
【００３７】
上記の判定の結果、式（１）を満たす場合（ステップＳ０４）、ガラス母材Ｇの位置ずれが生じていないため、制御不要として水平移動機構２３での位置調整を行わず（ステップＳ０５）、ステップＳ０１へ移行する。なお、制御不要である場合、ステップＳ０１へ移行せずに制御終了としても良い。
【００３８】
また、上記の判定の結果、式（２）を満たす場合（ステップＳ０６）、ガラス母材Ｇの位置ずれが生じていると判断できるため、水平移動機構２３での位置調整を行う（ステップ０７）。
【００３９】
具体的には、Ｘ方向に対してＧｘ（Ｘｔ−Ｘ）、Ｙ方向に対してＧｙ（Ｙｔ−Ｙ）の移動量を制御信号として水平移動機構２３へ送信し、水平移動機構２３でガラス母材Ｇを軸方向に直交する方向へ移動させる。これにより、ガラス母材Ｇの移動によってガラスファイバＧ１の位置が目標位置（Ｘｔ，Ｙｔ）に近づいていく。水平移動機構２３での位置調整後は、再びステップＳ０１へ移行する。ここで、Ｇｘ及びＧｙは、任意に設定される定数であり、例えば、０．０２〜０．１３の範囲の数値が用いられる。
【００４０】
このように、上記実施形態に係る光ファイバの製造方法によれば、ガラス母材Ｇを軸回りに回転させながら線引きされるガラスファイバＧ１の線位置を検出し、この線位置が加熱炉２１の中心に配置されるようにガラス母材Ｇを軸方向に直交する方向へ移動させる位置調整制御を行う。そして、この位置調整制御を、ガラスファイバＧ１を定常線速で線引きする際の製造線速Ｖに達する前の所定線速Ｖｂから開始する。つまり、低線速域から位置調整制御を行うことで、線位置のずれによる不具合の発生を確実に防止することができる。
【００４１】
また、本実施形態では、所定線速Ｖｂを、冷却装置７を閉じてガラスファイバＧ１の冷却を開始する冷却開始線速Ｖａよりも低速として冷却装置７が閉じる前に位置調整制御を行う。これにより、冷却装置７が閉じる際にはガラスファイバＧ１の線位置が調整されているので、回転線引きを行いながらでも、ガラスファイバＧ１が冷却装置７に接触するおそれを大幅に低減させることができる。
【００４２】
ガラス母材Ｇを回転させずに線引きする場合、温度が安定する前の母材融け始めである線引き開始から位置調整制御を行うと、ガラス母材Ｇにおける周方向の融け方に偏りが生じやすい。しかし、本実施形態のように、回転線引きを行う場合では、ガラス母材Ｇの周方向の加熱温度が均一になり、融け方の偏りによりガラス母材Ｇの下端近傍部分の断面形状が非円になることが防がれる。したがって、線引き開始から位置調整制御を行ってもガラスファイバＧ１の断面形状が非円となるような不具合の発生を防止できる。このように、回転線引きを行いながら位置調整制御を行えば、常に一定の範囲にガラスファイバＧ１を配置させて線引きすることができ、ガラスファイバＧ１が冷却装置７に接触することを回避することができる。
【符号の説明】
【００４３】
７：冷却装置、７ａ，７ｂ：冷却装置本体、２１：加熱炉、２７：制御部、Ｇ：ガラス母材（光ファイバ母材）、Ｇ１：ガラスファイバ（光ファイバ）、Ｖ：製造線速、Ｖａ：冷却開始線速、Ｖｂ：所定線速
【図１】
2013220972.tif 000003
【図２】
2013220972.tif 000004