(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの母材を加熱炉に送り、前記加熱炉で加熱された前記母材を線引きすることによって光ファイバを製造する際に、前記光ファイバが所定の線径となるようにしながら、線引きされる光ファイバの線速を降下させる方法であって、
（１）断線検知信号または釦操作により前記光ファイバの線速降下を開始させる段階と、
（２）前記母材を前記光ファイバの線速に応じた指定量だけ引き上げる一方で、前記光ファイバの線径を設定値に近づけるために前記光ファイバの線速を降下させていく段階と、
（３）前記光ファイバの線径が設定値に戻った時点で、前記光ファイバの線速の降下を停止させる段階と、
（４）前記光ファイバの線径が前記設定値に戻ったことを確認したところで、再度前記母材を前記光ファイバの線速に応じた指定量だけ引き上げることにより、さらに光ファイバの線速を降下させる段階と、
（５）前記（２）ないし（４）の段階を繰り返し、前記光ファイバの線速があらかじめ指定された線速まで降下した時点で前記光ファイバの線速降下を終了する段階とを有し、
前記母材を引き上げる際の一回当たりの母材引き上げ指定量を、前記光ファイバの線速の降下に応じて低減することを特徴とする光ファイバ線引における線速の降下方法。
【請求項２】
前記一回当たりの母材引き上げ指定量が、母材径の１／２以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ線引における線速の降下方法。
【請求項３】
前記光ファイバの線速に応じた一回当たりの母材引き上げ指定量が、前記線速が６００〜８００ｍ／分では３０ｍｍ以下、線速が５００〜６００ｍ／分では２０ｍｍ以下、線速が４００〜５００ｍ／分では１０ｍｍ以下および線速が１００〜４００ｍ／分では５ｍｍ以下あることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ線引における線速の降下方法。
【請求項４】
前記（２）の段階を実施する際に、前記加熱炉内の温度を降下させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光ファイバ線引における線速の降下方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバを製造する際に適用される光ファイバ線引きにおける線速の降下方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバは可とう性、軽量、低損失、伝送量の高帯域性、無誘導性等の特長を有する優れた光伝送媒体であり、光通信分野のみならず幅広い産業分野において利用されている。また、光ファイバの中でも最も実用化実践の高いものとして石英ファイバが知られている。この石英系ファイバを製造する際、あらかじめコアとクラッドとに所定の屈折率分布を持つ棒状のガラス母材（プリフォーム）を作成し、このプリフォームを所定の寸法に溶融線引きする。
【０００３】
図４は、石英ファイバの線引き装置の概略的構成を説明するための図である。石英系ファイバの線引き装置は、プリフォーム送り部３１、線引き炉（加熱炉）３２、１次被覆装置３３、ファイバ巻取部３４、および線径制御部３５から概略構成される。プリフォーム送り部３１によってプリフォーム１をその下端から加熱炉３２内に挿入する。加熱炉３２内でプリフォーム３６を２０００℃以上の高温にさらして溶融かつ線引きする。この際、線径制御部３５によって線引きされて仕上げられる光ファイバの外径を設定値に合わせる。つづいて、光ファイバに対して被覆材料を被覆する。例えば２層構造素線（プライマリ／セカンダリ）樹脂を被覆）の場合、１次から２次までの被覆を施して所望の光ファイバを得る。
【０００４】
ところで、光ファイバの線引きでは、光ファイバ外径および線引線速をできるだけ速く設定値に安定させることが重要になる。そのため、従来から種々の試みがなされてきた。例えば、特開昭６３−２６５８３８号に開示さた方法は、光ファイバを線引きするに際し、立ち上げ、いわゆる増速時や停止時、いわゆる減速時にかかる時間を短縮せしめ、もって製品不良の減少を図ると共に、制御系をより簡単にし設備コストを下げることを目的としている。この方法は、光ファイバ母材を加熱炉中に送り込んで加熱し、その加熱部分を前記光ファイバ母材の送り速度より速い速度で線引きすることにより光ファイバを製造する光ファイバ線引き方法において、運転開始時または運転開始時に、線引き速度（線速）、光ファイバ外径、紡糸張力の設定値から予め演算されたパターンで、光ファイバ母材送り速度および加熱炉温度を変化させ、同時に光ファイバ外径を線引き速度を操作量とする制御系で制御しながら定常運転状態または停止状態まで移行せしめることを特徴とするものである。なお、この特開昭６３−２６５８３８号では線速降下するのは停止状態までの移行として記載されている。これは定常状態からの停止ということを意味すると読める。非定常状態からの急速線速降下について記載はない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開昭６３−２６５８３８号の方法は、光ファイバ母材送り速度の変化について、以下のような問題点を有する。すなわち、定常常態での問題点として、断線時の線速により、線速降下終了するまでに必要となる母材引き上げ量は変化すること、また同じ線速でも、その時点での線速加速度または炉の温度によって、また母材残量または炉内の劣化状況により炉内温度分布が変化するため母材ネックダウン形状が異なることによって、線速降下開始から線速降下終了までに必要となる母材引き上げ量は異なることが挙げられる。さらに、非定常状態（例えば、線速上昇時）での断線では、線速、線速加速度が同じであったとしても、母材ネックダウン形状、その形成位置が同じであるとは限らず、線速降下開始から線速降下終了までに必要となる母材引き上げ量が異なってしまうという大きな問題点を有する。
【０００６】
以上の理由より、設定線速、母材外径設定値、張力設定値から最適な線速下降パターンを予め演算で求めることは困難を極める（なお、特開昭６３−２６５８３８号はランプ関数を挙げているが、演算の具体的な方法については述べていない）。
【０００７】
したがって、本発明は上記問題点を解決し、光ファイバの線引きにおいて、定常状態または非定常状態のいずれの状態からもできるだけ早急に、指定した線速にまで線速を降下させる方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、光ファイバ線引における線速の降下方法は、光ファイバの母材を加熱炉に送り、前記加熱炉で加熱された前記母材を線引きすることによって光ファイバを製造する際に、前記光ファイバが所定の線径となるようにしながら、線引きされる光ファイバの線速を降下させる方法であって、
（１）断線検知信号または釦操作により前記光ファイバの線速降下を開始させる段階と、
（２）前記母材を前記光ファイバの線速に応じた指定量だけ引き上げる一方で、前記光ファイバの線径を設定値に近づけるために前記光ファイバの線速を降下させていく段階と、
（３）前記光ファイバの線径が設定値に戻った時点で、前記光ファイバの線速の降下を停止させる段階と、
（４）前記光ファイバの線径が前記設定値に戻ったことを確認したところで、再度前記母材を前記光ファイバの線速に応じた指定量だけ引き上げることにより、さらに光ファイバの線速を降下させる段階と、
（５）前記（２）ないし（４）の段階を繰り返し、前記光ファイバの線速があらかじめ指定された線速まで降下した時点で前記光ファイバの線速降下を終了する段階とを有し、
前記母材を引き上げる際の一回当たりの母材引き上げ指定量を、前記光ファイバの線速の降下に応じて低減することを特徴とする。
【０００９】
好ましくは、前記母材を引き上げる際の前記一回当たりの母材引き上げ指定量は、母材径の１／２以下である。
【００１０】
好ましくは、前記母材を引き上げる際の前記指定量は、前記線速に応じて変化させる。
【００１１】
好ましくは、前記母材を定められた量だけ引き上げる一方で、前記母材の線径を設定値に近づけるために線速を降下させていく段階を実施する際に、前記加熱炉内の温度を降下させる。
【００１２】
なお、上記した最適な母材引き上げ量は、塗布不良や線径細径化による断線の可能性のない最大の引き上げ量である。この値は母材径により変化する。本手段では、引き上げ量最大値≦母材径／２とすると断線の恐れが無く、有効である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明にもとづく線速降下方法を実施するための光ファイバ線引き装置の概略的構成を示す模式図である。この図に示す光ファイバ線引き装置の構成は図４に示すものと概略同じ構成を取るけれども、以下に説明する線速降下方法を実施する点が異なる。図１に示す光ファイバ線引き装置では、線引き炉２で所定の径に仕上げられたファイバは外径測定器５を通過して被覆材塗布装置９にて被覆材を塗布される。被覆材としてはシリコン樹脂、紫外線硬化樹脂等が挙げられる。被覆材を塗布されたファイバは、硬化装置１０（例えば、シリコン樹脂に対しては加熱炉、紫外線硬化樹脂に対しては紫外線照射炉）を通過する。さらに、ガイドローラ１１およびキャプスタン１２を経由してファイバ巻取装置７に巻き取られる。また、光ファイバ線引き装置は、以下のようようにして光ファイバの線引きを行う。すなわち、母材送り装置３によって石英ファイバの母材１を線引き炉２に送る。線引き炉２内の温度は、線引き炉温度調整器４よって制御される。この線引き炉２からファイバ巻取装置７によって母材１を線引きする。線引き炉２から出てくるファイバは、外径測定器５によって外径が測定される。この測定されたファイバの外径を所定の径に制御するために、線径制御装置６は、ファイバ巻取装置７の動作を制御する。また線速降下システム制御回路８は、線速から母材引き上げ量を判断し、母材の引き上げを指令する。すなわち、断線検出または釦操作の際に、あるいは上記ファイバ巻取装置７の巻取り具合にもとづいて上記母材送り装置３および線引炉温度調整装置４の駆動制御を行う。
【００１４】
ところで、上記光ファイバ線引き装置に具備される線径制御装置６は、外径測定器５でファイバの外径を測定し、これが一定になるようにキャプスタン１２の回転数（線速）を増減する。線径制御装置６としては、例えば一般的なＰＩＤ制御装置が用いられる。この線径制御装置６で線速を降下させようと思えば、何らかの線径を細くする操作を行えばよい。例えば、母材送り量を減らしたり、あるいは引き上げることは、この操作にあたりプリフォームの溶融量が減るので線径が細くなり線速が降下する。この時、線径制御装置６はＰＩＤ制御装置（というよりあらゆる制御装置がそうであるように）なので線径が急に細くなった場合、直ちに線径が目標値に一定になるのではなく、或る応答時間があって目標値に収束していく。
【００１５】
この実施形態例において、光ファイバ線引きにおける線速の降下方法は以下のようにして行われる。
【００１６】
（１）線速を降下させる時期
線速を降下させる時期は、断線が検知された時、または操作者が線速降下を指示した時（釦操作）である。
【００１７】
この実施形態例では、図１には示さないけれども、ファイバ巻取装置７とキャプスタン１２との間には、ファイバの強度を確認するためのスクリーニング装置が設置されている。ファイバに低強度部が存在するとこの部分で断線が発生する。断線が発生した際には一旦線速を降下させ、キャプスタン１２からファイバ巻取装置７へ再度線掛けする必要がある。
【００１８】
ここで生産効率を考えるとキャプスタン１２を停止させずに線速を降下させ、再度ファイバ巻取装置７へ線を駆け線速を上昇させることが好ましい。なぜならばキャプスタン１２を停止させてしまうと塗布装置９を洗浄する必要が生じてしまうからである。これは一旦被覆材料（樹脂）を満たした塗布装置９は、洗浄し完全に樹脂を除去しないと再度線を通せないからであり、結果として設備停止時間が長くなってしまう問題を生じる。
【００１９】
（２）線速降下の方法
次に線速降下方法について説明する。線速を降下させるためには、光ファイバ母材を指定量引き上げる（線速により指定量は異なる）。この引き上げによって、母材溶融部を線引き炉２のヒートゾーンから外し、溶融量を減らせばよい。母材を引き上げると溶融量が減少して上記線径は上記設定値よりも細径化する。ところで、線速は線径が所定の値（設定値）になるように制御されているので、細径化が生ずると、線径を設定値に近づけるように線速が制御され、線速は低下していくとともに、線径が設定値に収束していく。線速が指定値まで遅くなった時点で線速降下は終了する。
【００２０】
しかし一度の引き上げ量が多すぎると、急激に線速が降下し過ぎ塗布が不安定となり、キャプスタン１２以前で断線する可能性がある。また線径が急激に細径化し過ぎてキャプスタン前で断線してしまう可能性もある。つまり上述のような理由で設備停止時間が長くなってしまう。逆に引き上げ量が少なくすぎると線速降下に時間が掛かり、屑線量（線径が設定値になるまでの間に線引きされた光ファイバの量）の増加を招いてしまう。
【００２１】
そこで、線速降下開始から線速降下終了までに必要となる母材引き上げ量だけ母材を一度に引き上げるのではなく、定められた量だけ母材を引き上げ、一旦線径が設定値に収束した時点で、その時点での線速が設定値以上であればさらに定められた量だけ母材を引き上げることを繰り返すことで、このような問題を回避することが可能である。
【００２２】
（実施例１）
母材径φ７０ｍｍ、線速８００ｍ／分での線引きを一例として線速降下方法について図１を参照しながら説明する。
【００２３】
まず線速８００ｍ／分走行中に母材を一定量引き上げた場合の線速下降量を調査した。その結果を表１および表２に示す。
【００２４】
【表１】
0004092752.tif 000002
【００２５】
【表２】
0004092752.tif 000003
【００２６】
線速により異なるが、一度に２０〜３５ｍｍ以上引き上げると塗布不良による断線の可能性が、１０〜４０ｍｍ以上引き上げると線径細径化による断線の可能性があることを確認した。
【００２７】
これに基づいて以下のような線速降下方法を導入した。
【００２８】
１）キャプスタン１２とファイバ巻取装置７の間に設置された断線検出装置（不図示）における断線検知信号、または釦操作により線速降下を開始させる。
【００２９】
２）母材を定められた量だけ引き上げる。
【００３０】
ここで母材引き上げ量は表１および表２に示した調査結果に基づいて、線速により表３のように変化させる。これにより塗布不良、線径細径化による断線を防止することができる。
【００３１】
【表３】
0004092752.tif 000004
【００３２】
３）線径を設定値に近づけるために線速は制御され降下していく。
【００３３】
線径が設定値に戻ると線速はそれ以上降下しなくなる。
【００３４】
４）線径が設定値に戻ったことを確認したところで、再度母材を定められた量だけ引き上げ、さらに線速を降下させる。
【００３５】
５）１）〜４）の動作を繰り返し、あらかじめ指定された線速まで降下した時点で降下手段を終了する。
【００３６】
実際の線引きにおいて使用した場合の線速、線径、および母材位置の関係を図２（ａ）〜（ｃ）および図３（ａ）および（ｂ）に示す。これらの図では横軸のスケールは合わせてある。図２（ａ）に示すように、線速８００ｍ／分で断線が生ずると、キャプスタン１２とファイバ巻取装置７の間に設置された断線検出装置（不図示）における断線検知信号により本発明にもとづく線速降下方法が開始される。図２（ｂ）に示すように、母材引き上げ量を線速に応じて変化させる。図２（ｃ）に示すように、線速および母材引き上げ量の変化に伴って線径が変動する。線径を設定値に近づけるために線速は制御され降下していく（図２（ａ））。このようにして、上記線速降下方法の工程（１）ないし（５）が行われる。図２（ａ）〜（ｃ）は断線時の例であるが、断線時に限らず塗布不良等の場合でもキャプスタン停止を伴わずに指定線速まで降下できることを確認した。
【００３７】
また図３（ａ）および（ｂ）に示すように、断線と同時に線引き炉設定温度を降下させることを平行して行うことで母材溶融量をさらに抑制でき、線速降下を早めることができる。図３（ａ）では、炉温降下により線速降下終了までの所要時間が約２０％減少されることが確認できた。また、図３（ｂ）はこの時の炉温降下パターンを示すものであり、設定温度を１５０℃低下させた。
【００３８】
したがって、上記した線速降下方法を光ファイバ線引き装置に適用することによって、
（１）線速を降下させるためには母材の引き上げが必要であるけれども、この引き上げ量が多すぎると急激に線速を降下し塗布不良による断線の可能性がある。また同時に線径が急激に細径化し過ぎて断線する可能性もあるという問題（すなわち、上述のような理由で設備停止時間が長くなってしまう問題も含まれる）、および
（２）逆に引き上げ量が少なくすぎると線速降下に時間が掛かり、屑線量の増加を招いてしまうという問題、
を回避することが可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、線引きの際の断線や、それに伴う設備停止、さらに屑線量の増加等という従来の問題点を解決し、光ファイバの線引きにおいて定常状態または非定常状態のいずれの状態からでも、できるだけ早く、指定した線速まで線速を降下させる方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にもとづく光ファイバ線引きにおける線速降下方法に適用される光ファイバ線引き装置の概略的構成を示す模式図である。
【図２】本発明にもとづく光ファイバ線引きにおける線速降下方法を用いて実際に線引きした際のパラメータの変化を示すもので、（ａ）は線速の変化を示すグラフ、（ｂ）は線径の変化を示すグラフ、および（ｃ）は母材位置の変化を示すグラフである。
【図３】本発明にもとづく光ファイバ線引きにおける線速降下方法を用いて実際に線引きした際に、炉温を降下させた場合の線速急降下を示すもので、（ａ）は炉温降下有り／無しの場合の比較したグラフ、（ｂ）は炉温降下パターンを示すグラフである。
【図４】従来の光ファイバ線引き装置の概略的構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１  母材
２  線引き炉
３  母材送り装置
４  線引き炉温度調整器
５  外径測定器
６  線径制御装置
７  ファイバ巻取装置
８  線速降下システム制御回路
９  塗布装置
１０  硬化装置
１１  ガイドローラ
１２  キャプスタン
【図１】
0004092752.tif 000005
【図２】
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【図３】
0004092752.tif 000007
【図４】
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