(57)【要約】【課題】光ファイバを損傷させることなく長期にわたって良好にガイドすることが可能なガイドローラ及び光ファイバの製造方法を提供する。【解決手段】ガラスファイバＧ１が樹脂で被覆された光ファイバＧ２の走行をガイドするガイドローラであって、光ファイバＧ２が接触する表面におけるビッカース硬さが１０００以上である。このガイドローラを、線引き炉２１の直下に設けられて光ファイバＧ２の走行方向を変更する直下ローラ１２として用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスファイバが樹脂で被覆された光ファイバの走行をガイドするガイドローラであって、
前記光ファイバが接触する表面におけるビッカース硬さが１０００以上であることを特徴とするガイドローラ。
【請求項２】
請求項１に記載のガイドローラであって、
前記ガイドローラは金属材料から形成され、前記光ファイバが接触する表面に、酸化クロムを含む複合セラミックス皮膜が形成されていることを特徴とするガイドローラ。
【請求項３】
線引き炉内のガラス母材から線引きされたガラスファイバに樹脂を被覆して光ファイバとする光ファイバの製造方法であって、
前記線引き炉の直下に設けられて前記光ファイバの走行方向を変更する直下ローラとして、請求項１または２に記載のガイドローラを用いることを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項４】
ガラスファイバが樹脂で被覆された光ファイバを走行させながら光ファイバを製造する光ファイバの製造方法であって、
前記光ファイバの走行中に形状を検査する検査装置の上流側及び下流側に、請求項１または２に記載のガイドローラをそれぞれ設けて、前記光ファイバの走行をガイドす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、光ファイバの走行をガイドするために用いられるガイドローラ及び光ファイバの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスファイバを樹脂で被覆した光ファイバは、線引き工程、線引き工程後における着色工程あるいは他のボビン等への巻替工程等において、ガイドローラによって案内されながら搬送される。
【０００３】
従来、光ファイバ母材から線引きして得られた光ファイバを、ガイドローラの表面で転動させて時計回りのねじりと反時計回りのねじりとを交番的に付与し、真円形の同心円状である場合と等価的に偏波分散を抑制するために、ガイドローラを揺動させることが行われている。この揺動させるローラをアルミニウムから形成し、ローラ表面の材質を、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、アルミニウム、ベークライトとすることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、光ファイバが接触する面にメッキ層またはセラミック層の加工を施し、表面状態を、算術平均粗さＲａ≦０．５μｍ、かつ、最大高さＲｙ≦２．７μｍ、かつ、十点平均粗さＲｚ≦１．４μｍの条件を満たすようにし、光ファイバの被覆材表面に凹凸や損傷が生じないようにすることも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２９５５２８号公報
【特許文献２】特開２００５−３５７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光ファイバのガイドローラとしては、以前から、加工が容易で安価かつ軽量なベーク材（紙ベークライト）が使用されているが、ベーク材は柔らかいため、表面粗さを規定したとしても、例えば、断線した光ファイバのガラス片が付着したり当たったりするなどにより、使用しているうちに表面が摩耗したり傷がついたりする。表面が傷ついたガイドローラによって案内される光ファイバは、その外被の表面が荒れたり傷がついたりするおそれがあり、また、光ファイバを構成するガラスファイバと外被との境界面が剥離するデラミネーションが生じるおそれがあった。また、光ファイバの走行中に光ファイバの形状を検査するコブ（凹凸）検出器などの検査装置を用いる場合、その検査装置の前後にガイドローラを配置して光ファイバを走行させることがあるが、ガイドローラの表面が磨耗したり傷がついていたりすると、ガイドローラ間で光ファイバが線振れし、良好に検査できないおそれもあった。
【０００７】
本発明の目的は、光ファイバを損傷させることなく長期にわたって良好にガイドすることが可能なガイドローラ及び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本発明のガイドローラは、ガラスファイバが樹脂で被覆された光ファイバの走行をガイドするガイドローラであって、
前記光ファイバが接触する表面におけるビッカース硬さが１０００以上であることを特徴とする。
【０００９】
本発明のガイドローラは、金属材料から形成され、前記光ファイバが接触する表面に、酸化クロムを含む複合セラミックス皮膜が形成されていることが好ましい。
【００１０】
本発明の光ファイバの製造方法は、線引き炉内のガラス母材から線引きされたガラスファイバに樹脂を被覆して光ファイバとする光ファイバの製造方法であって、
前記線引き炉の直下に設けられて前記光ファイバの走行方向を変更する直下ローラとして、上記の本発明のガイドローラを用いることを特徴とする。
【００１１】
本発明の光ファイバの製造方法は、ガラスファイバが樹脂で被覆された光ファイバを走行させながら光ファイバを製造する光ファイバの製造方法であって、
前記光ファイバの走行中に形状を検査する検査装置の上流側及び下流側に、上記の本発明のガイドローラをそれぞれ設けて、前記光ファイバの走行をガイドすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のガイドローラによれば、光ファイバが接触する表面におけるビッカース硬さが１０００以上であるので、表面の耐摩耗性が良好である。そのため、例えば、断線した光ファイバのガラス片が付着したり当たったりするなどにより、使用しているうちに表面が摩耗したり傷がついたりするような不具合を抑制することができる。したがって、ガイドローラの表面に付いた傷によって、走行する光ファイバの外被を荒らしたり傷を付けたりするようなことがなく、また、ガラスファイバと外被との境界面が剥離するデラミネーションを生じさせるようなこともなくされる。つまり、光ファイバを損傷させることなく良好にガイドすることができる。
【００１３】
また、このようなガイドローラを用いる本発明の光ファイバの製造方法によれば、損傷等の不具合のない高品質な光ファイバを製造することができ、特に線引き炉の直下に設けられた直下ローラは、線引き後に被覆が柔らかい状態で最初に接触するローラであること、高めの張力が掛かること、などから、直下ローラにこのガイドローラを用いると、その効果は大きい。
さらに、本発明の光ファイバの製造方法によれば、ガイドローラが磨耗せず表面が粗くなることもないので、光ファイバの形状を検査する検査装置の前後で光ファイバを線振れなくガイドすることができ、検査装置での高精度な形状検査を行い、高品質な光ファイバを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るガイドローラを備えた光ファイバの製造装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】ガイドローラの形状の一例を示すガイドローラの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係るガイドローラ及び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。
図１に示すように、本発明に係るガイドローラを備えた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Ｇを加熱する線引き炉２１を備えている。線引き炉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、線引き炉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。
【００１６】
ガラス母材Ｇは、送り手段６によってその上部が把持されて、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線引き炉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。
【００１７】
線引き炉２１の下（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、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。ガラスファイバＧ１の外径は、例えば１２５μｍである。
【００１８】
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。
【００１９】
光ファイバＧ２は、紫外線照射装置１０を通過した後、線引き炉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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
上記の製造装置１において、線引き炉２１の直下に設けられた直下ローラ１２及び直下ローラ１２とともに検査装置１１における光ファイバＧ２をガイドするガイドローラ１３には、表面高硬度ローラが用いられている。
【００２３】
なお、検査装置１１は、必ずしも上記の位置に配置しなくても良く、また、線引きを行う装置ではなく線引き工程より後工程の着色装置や巻き替え装置にあってもよいが、いずれにしろ、検査装置１１の前後には、表面高硬度ローラが用いられる。
【００２４】
表面高硬度ローラとして形成された直下ローラ１２及びガイドローラ１３は、例えば、アルミニウム等の金属材料から形成されたものであり、図２に示すように、Ｖ溝３３を有している。直下ローラ１２及びガイドローラ１３は、その中央部分が円柱状に形成され、これにより、Ｖ溝３３の谷部３４の表面は、軸に平行な面とされている。また、このＶ溝３３は、谷部３４から両側部へ向かって次第に大径となるテーパ部３５を有している。
【００２５】
直下ローラ１２及びガイドローラ１３は、谷部３４及びテーパ部３５を含む光ファイバＧ２が接触するＶ溝３３の表面に、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）を含む複合セラミックス皮膜が形成されている。これにより、この表面高硬度ローラは、光ファイバＧ２が接触する表面におけるビッカース硬さが１０００以上とされている。但し、ダイヤモンド（Ｈｖ５０００〜１００００）など、ビッカース硬さ５０００を超えるものは非常に高価となるので、ビッカース硬さを５０００以下とするのが望ましい。
【００２６】
この複合セラミックス皮膜は、化学反応を利用して形成されるものであり、高密度、高硬度皮膜、高密着力、低い摩擦係数などの特徴を有し、耐摩耗性や耐食性に優れている。具体的には、この複合セラミックス皮膜は、平均粒径が約２μｍの酸化クロム系複合ファインセラミックスから構成された厚さ３０μｍ〜１００μｍ（標準厚さ５０μｍ）程度の被膜であり、硬質クロムめっきと比較し、微小亀裂を特殊セラミックスで封孔補強した複合機能皮膜である。そして、この複合セラミックス皮膜は、その中に含まれる酸化クロムが約２μｍの超微粒子であるため、高硬度を保ちながら高い潤滑効果もあり、摺動部分の発熱を抑える作用も有している。また、この複合セラミックス皮膜は、高硬度に加え、殆どの溶剤に対して高い耐食性を有している。このような複合セラミック皮膜は、ＣＤＣ−ＺＡＣ（登録商標）コーティングとも呼ばれる。
【００２７】
次に、光ファイバＧ２を製造する方法について説明する。
まず、線引き炉２１にガラス母材Ｇを投入し、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、例えば線速１６００ｍ／分程度で線引きする。
【００２８】
線引きしたガラスファイバＧ１の外周に、ダイス９によって紫外線硬化型樹脂を塗布し、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を照射して硬化させ、樹脂が被覆された光ファイバＧ２とする。
【００２９】
樹脂が被覆された光ファイバＧ２は、その走行方向が、直下ローラ１２によって変更されて検査装置１１へ案内される。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が光学的に検査される。
【００３０】
形状検査が行われた光ファイバＧ２は、ガイドローラ１３によってキャプスタン１４へ案内される。そして、この光ファイバＧ２は、キャプスタン１４によって引き取られて所定の張力が加えられ、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。
【００３１】
本実施形態では、線引き炉２１の直下に設けられた直下ローラ１２と、検査装置１１における光ファイバＧ２を直下ローラ１２とともにガイドするガイドローラ１３には、光ファイバＧ２が接触する谷部３４及びテーパ部３５を含むＶ溝３３の表面のビッカース硬さが１０００以上とされた表面高硬度ローラを用いている。このような表面硬さを有する表面高硬度ローラでは、その表面の耐摩耗性が高められ、例えば、断線した光ファイバＧ２のガラス片が付着したり当たったりするなどにより、使用しているうちに表面が摩耗したり傷がついたりするような不具合を抑制することができる。したがって、直下ローラ１２及びガイドローラ１３の表面に付いた傷によって、走行する光ファイバＧ２の外被を荒したり傷を付けたりするようなことがなく、また、ガラスファイバＧ１と外被との境界面が剥離するデラミネーションを生じさせるようなこともなくされる。これにより、光ファイバＧ２を長期にわたって良好にガイドすることができる。
【００３２】
特に、線引き炉２１から線引きされた光ファイバＧ２の方向を変換してキャプスタン１４側へ導く直下ローラ１２は、線引き後に被覆が柔らかい状態で最初に接触するローラであること、キャプスタン１４による引き込み張力のため光ファイバＧ２に高めの張力が掛かること、などから、光ファイバＧ２に傷をつけやすい。そのため、特にこの直下ローラ１２に表面高硬度ローラを用いて表面の磨耗や損傷を抑制することにより、光ファイバＧ２へのダメージを極力抑えることができる。
【００３３】
また、検査装置１１における光ファイバＧ２をガイドする直下ローラ１２及びガイドローラ１３では、線振れが起きると検査装置１１の検査領域から外れることによる誤検出や不検出などの検出不良が生じて正確な検出ができなくなるが、これらを表面高硬度ローラとしたので、表面の磨耗や損傷を抑制して、線振れを抑えることができる。これにより、検査装置１１では、光ファイバＧ２が線振れすることが抑制され、検出精度を良好な状態に維持することができる。
【００３４】
また、直下ローラ１２及びガイドローラ１３として用いる表面高硬度ローラは、その表面に酸化クロムを含む複合セラミックス皮膜を形成したことにより、その潤滑効果によって光ファイバＧ２がテーパ部３５を滑り、中央の谷部３４で円滑に案内される。したがって、走行する光ファイバＧ２がテーパ部３５側へ移動することによる線振れを抑えることができ、検査装置１１での高精度な形状検出が可能となる。
【００３５】
なお、上記の実施形態では、表面高硬度ローラを光ファイバの製造工程の一つである線引き工程に用いたが、樹脂が被覆された光ファイバに着色用の紫外線硬化型樹脂を塗布して被覆する着色工程、または、ボビンに巻回された光ファイバを他のボビンへ巻き替える巻替工程等に用いても良い。
【実施例】
【００３６】
（１）耐久性試験
材質や表面処理の異なる複数種のガイドローラを作製し、これらのガイドローラによって走行する光ファイバをガイドし、ガイドローラの交換頻度を測定した。なお、ガイドローラの表面が荒れ、光ファイバを損傷するおそれが生じたときを交換の目安とした。
【００３７】
（２）試験試料
（比較例１）
材質：ベークライト
表面処理：なし
表面硬度：ＨＲＲ１２２
（比較例２）
材質：アルミニウム
表面処理：なし
表面硬度：Ｈｖ５０〜Ｈｖ１３０
（比較例３）
材質：アルミニウム
表面処理：タフラム（登録商標）処理
表面硬度：Ｈｖ４００
（実施例１）
材質：アルミニウム
表面処理：酸化クロムを含む複合セラミックス皮膜
表面硬度：Ｈｖ１２００
【００３８】
なお、比較例１のガイドローラの表面硬度「ＨＲＲ」は、ロックウェル硬さ（ＨＲ）のＲクラスを表し、直径１２．７ｍｍの鉄球を６００ｋｇｆで押し付けて測定した硬度である。また、比較例２，３及び実施例１のガイドローラの表面硬度「Ｈｖ」は、ビッカース硬さを表し、四角錐のダイヤモンドを押し付け、残った後の面積から算出した硬度である。
また、比較例３におけるタフラム処理は、硬質アルマイトとフッ素樹脂とを組み合わせた皮膜を形成する表面処理である。
【００３９】
（３）試験結果
各ガイドローラの交換頻度を下記に示す。
【００４０】
比較例１：６回／年
比較例２：４回／年
比較例３：３回／年
実施例１：０回／年
【００４１】
上記のように、ベークライトから形成した比較例１では、表面硬度が低いため、年に６回の交換を要した。また、アルミニウムから形成した比較例２では、ベークライトよりも表面硬度が高いが、年に４回の交換を要し、さらに、アルミニウムの表面にタフラム処理を施した比較例３においても、年に３回の交換を要した。
【００４２】
これに対して、酸化クロムを含む複合セラミックス皮膜を表面に形成して硬度をＨｖ１２００とした実施例１では、交換が不要であり、極めて耐久性が高く、長寿命化を図れることがわかった。したがって、この実施例１のガイドローラを用いて、走行する光ファイバをガイドすれば、光ファイバを損傷させることなく長期にわたって良好にガイドすることができることがわかった。
【符号の説明】
【００４３】
１１：検査装置、１２：直下ローラ（ガイドローラ）、２１：線引き炉、２２：ガイドローラ、Ｇ：光ファイバ母材（ガラス母材）、Ｇ１：ガラスファイバ、Ｇ２：光ファイバ
【図１】
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【図２】
2013028513.tif 000004