(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ用プリフォームロッドの曲り修正工程において、該プリフォームロッドの一端を固定して回転させ、修正しようとする曲り節部分を加熱軟化し、該加熱部分の表面温度が所定の値以下となるように制御してクラッド層の石英ガラスの揮散を防止しつつ、該曲り節に対して固定されていない自由端よりの部分に、Ｙ字型部材をエアーシリンダーにより所定の力で押し当てて修正するに際し、該Ｙ字型部材の変位量よりプリフォームロッドの振れ回り量を測定し、該変位量が所定の値以下となったとき、曲り修正を終了することを特徴とする光ファイバ用プリフォームロッドの曲り修正方法。
【請求項２】
前記Ｙ字型部材がカーボン製Ｙ型ローラーであり、該Ｙ型ローラーを押し当てる部分が、修正しようとする曲り節に隣接する曲り節である請求項１に記載の光ファイバ用プリフォームロッドの曲り修正方法。
【請求項３】
前記振れ回り量から、修正しようとする曲り節部分の予め測定して得たプリフォームロッドの非円量を差し引いた後、該振れ回り量を統計処理して機械振動などによるノイズを除去して得た値が所定の値以下となったとき、曲り修正を終了する請求項１又は２に記載の光ファイバ用プリフォームロッドの曲り修正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ用プリフォームロッド（以下、単にプリフォームという）の曲りの修正に係り、特には、ガラス旋盤を用いて容易にプリフォームの曲りを修正する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ用の中心部にコアを有する石英カラス製のプリフォームは、高精度な光ファイバを得るために、曲りが５００μｍ／ｍ以下で、コアとクラッドの比率がプリフォームの全長にわたって、均一かつ高精度に加工される必要がある。  従来、プリフォームの曲り修正は、熟練者が、ガラス旋盤の一方のチャックに把持されたプリフォームを２０〜４０ｒｐｍで回転させながら、プリフォームのチャック側から順に、曲り修正の必要な箇所をバーナーで加熱して修正用コテを当て修正していた。
加熱により一定時間を経てプリフォームは徐々に軟化してくる。このとき修正用コテを手で固定して支持し、回転により、プリフォームの曲りによるコテを押し下げる脈動が感じられなくなるまで加熱軟化を続け、曲りによる脈動が感じられなくなったら曲り修正を終える。この作業をチャック側から順次、プリフォームの全長にわたって行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の曲り修正方法は、人手がかかり、曲りの完全な修正に熟練を要するという欠点があった。
この対策として、曲り修正の自動化方法が、特開平６−１４４８６１号公報に提案されているが、ａ；重量検出では曲り修正の判定が現実的に難しい。この理由は、プリフォームの曲りの修正精度が５００μｍ／ｍ以下が要求されるのに対して、プリフォームの径の非円率が０〜４００μｍの範囲でバラツキがあり、その他にも支持治具等の摩耗があるため必要な検出精度が得られない。
ｂ；曲り修正は、プリフォームの内部まで完全に軟化する温度まで加熱しなければ修正できないが、内部まで完全に軟化するに至るまでに表面部の温度が極めて高くなり（特に、５０Φ以上の大口径ほど高くなる）、石英ガラスがＳｉＯとなり揮散してやせ、プリフォームと品質特性に不良を生ずる。
ｃ；１個のローラーでは曲りの大きなものの修正が難しく、上記公報が記載しているように、重量計を用いて微妙なローラーの位置調節が要求される。さらに、曲りの大きなプリフォームに対して、十分な曲がり修正力を印加するのが難しく、また設備的に高価な重量センサーが必要とされる。
【０００４】
ここで、プリフォームのコア径とクラッド径の比率が光信号伝送特性上重要であることが知られているが、曲り修正の際に、プリフォームを強い火力で急激に加熱すると、プリフォームの熱伝導率が小さいため、特に、加熱バーナーの火炎に曝される表面部分の温度が上がり、中心部が加熱軟化するまでに表面が高温となり、表面の石英ガラスがＳｉＯガスとなって、図１に示すように揮散する。
図１は、直径６７ｍｍΦの石英棒をバーナーで加熱したときの表面温度と石英ガラスの揮発量の関係を示すものであり、表面温度が２２００℃を超えると揮発量が急激に増大する。このため表面温度が上がりすぎるとクラッド部がやせて、コア径とクラッド径の比率が変わり、このようなプリフォームは光ファイバの特性上不良となる。
加熱の際の表層部と内部の温度差は、大径のプリフォームほど温度差が大きくなりやすい。近年、光ファイバの生産性向上のため、より大径のプリフォームが要求され、従来、直径３０〜４０ｍｍΦであったプリフォームが６０〜９０ｍｍΦへと大径化している。
このような大径プリフォームでは、特に内部が軟化するまでに表層部の温度が上がり、ＳｉＯ揮散によるクラッド層の厚さの減少による品質の低下を招きやすい。
【０００５】
クラッド層の厚さの減少を極力抑制し、かつプリフォーム内部まで軟化させるのは大径のものほど困難となり、従来の方法では曲り修正に時間がかかり、かつ品質の低下を招きやすいという問題があった。
本発明は、従来技術とは全く異なる発想で、これらの欠点を解消するものであり、プリフォームの加工工程において、極めて簡略な装置によりプリフォームの曲りを自動的に修正することのできる実用的な方法を提案する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のプリフォームの曲り修正方法は、光ファイバ用プリフォームの曲り修正工程において、該プリフォームの一端を固定して回転させ、修正しようとする曲り節部分を加熱軟化し、該加熱部分の表面温度が所定の値以下となるように制御してクラッド層の石英ガラスの揮散を防止しつつ、該曲り節に対して固定されていない自由端よりの部分に、Ｙ字型部材をエアーシリンダーにより所定の力で押し当てて修正するに際し、該Ｙ字型部材の変位量よりプリフォームロッドの振れ回り量を測定し、該変位量が所定の値以下となったとき、曲り修正を終了することを特徴とし、望ましくは、修正しようとする曲り節に隣接する、自由端よりの曲り節部分にエアーシリンダーを用いて、Ｙ字型部材、例えばカーボン製Ｙ型ローラーを曲り節部分に押し当てることにより行われる。
【０００７】
曲り修正は、プリフォームを回転させたときに生じる、修正しようとする曲り節部分の振れ回り量を、該曲り節部分に押し当てたＹ字型部材の変位量より測定し、該変位量が所定の値以下となったときに終了とする。また、該振れ回り量から、修正しようとする曲り節部分の予め測定して得たプリフォームの非円量を差し引いた後、該振れ回り量を統計処理して機械振動などによるノイズを除去して得た値が所定の値以下となったとき、修正終了とするのがより望ましい。
【０００８】
プリフォームの非円量は、例えば、プリフォームを回転させながらレーザー外径測定器により測定することができる。また、曲り節部分の曲り修正には、加熱時間が、プリフォームの径に対応して予め設定された加熱軟化に要する最大加熱時間の５０％の時間が経過したときに、Ｙ字型部材を用いて曲りの修正を開始するのが望ましい。
【０００９】
曲り修正作業は、Ｙ字型部材としてカーボン製Ｙ型ローラーを使用し、エアーシリンダーを駆動してＹ型ローラーを上昇させ、このローラー部でプリフォームを支持し、加熱軟化によりプリフォームが軟化し始めるときを見計らって該ローラーを駆動し、プリフォームの非円量を差し引いて補正した振れ回り量（以下、補正振れ回り量という）が、加熱軟化により小さくなったとき、加熱用バーナーを遠ざけ、所定の徐冷時間経過後、Ｙ字型部材を下げることにより遂行される。徐冷時間は、プリフォームの直径に対応させて設定される。
プリフォームの振れ回り量は、先ず上記補正振れ回り量を、Ｙ字型部材のローラーの変位量あるいはエアーシリンダーの圧力変動量から検出し、この検出値を統計処理して機械振動などによるノイズを除去して得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明をさらに詳細に説明する。
プリフォームの一端をガラス旋盤のチャックに水平に把持し、２０〜４０ｒｐｍの回転速度で回転しながらレーザー外径測定器で、一定間隔ごとにプリフォームの振れ回り量を測定し、曲り修正の必要な箇所（要曲り修正部）を検出する。
検出された要曲り修正部の外径をレーザー外径測定器で測定して、この箇所でのプリフォームの径の非円量を求める。上記振れ回り量をこの非円量で補正することにより検出値の信頼度をさらに向上することができる。
【００１１】
なお、振れ回り量は、次式からレーザー外径測定器で得られたデーターを統計処理することにより求められる。
振れ回り量＝２σ＝２［（Σｙｉ2 ＋Σｙｉ2 ／ｎ）／（ｎ−１）］0.5
統計処理をするデータ数は１回転以上の時間が必要であるが、５〜２０回転の間に測定されたデータ数１０００〜５０００個のローラーの変位量あるいはエアーシリンダーの圧力変動量をコンピュータにより統計処理することで信頼度の高い振れ回り量を得ることができる。図２は、プリフォームの振れ回り量を検出する様子を示すモデル図である。
【００１２】
次に、プリフォームを２０〜４０ｒｐｍの回転速度で回転させながら、プリフォームをチャック側から順に、加熱用バーナーを用いて要曲り修正部を直径に応じた火力（図３参照）と時間で加熱する。図３は、プリフォームのロッド径と加熱ガス量の関係を示し、加熱はロッド径に応じた火力を選択する。
加熱中、加熱ガス量を初期の８０％位まで順次低減し、プリフォームの表面温度が上がり過ぎてクラッド層の石英ガラスが揮散するのを防ぐことが重要である。図４は、プリフォームのロッド径と加熱時間の関係を示し、第一段加熱量減少曲線は加熱量を初期加熱量の９０％としたものであり、第二段加熱量減少曲線は加熱量を初期加熱量の８０％としたものである。
石英ガラスの粘度は、図１に示したように、２２００℃を超えると指数関数的に粘度が下がり揮発量が急増するため、本発明においては、図５に示すように、加熱ガス量を順次低減してプリフォームの表面温度が上りすぎないようにしている。
【００１３】
このように曲り修正が完全になされる温度に上昇するまで、軟化に要する直径に応じた時間、加熱ガス量を調節して徐々にプリフォームを軟化させ、プリフォームをＹ型ローラーで支持することで容易に曲り修正がなされる。
加熱時間が、プリフォームの径に対応して予め設定された加熱軟化に要する最大加熱時間の５０％の時間（ｔ1 時間）が経過したときに、曲り修正部材、例えばＹ型ローラーを用いて曲りの修正を開始する。Ｙ型ローラーを上下させるエアーシリンダーは、所定のエアー圧力で駆動され、プリフォームをＹ型ローラーで完全に支持した後、エアーシリンダーの出入り口弁を閉として、曲り修正が完了するまでの時間その位置で停止する。最大加熱時間（ｔ2 時間）経過後、あるいは最大加熱時間（ｔ2 時間）が経過していなくても、プリフォームが軟化して補正振れ回り量が小さくなつた場合は、加熱ガスを減らし、直径に応じた徐冷時間後、エァーシリンダーを駆動してＹ型ローラーを下げてこの箇所の曲り修正を終える。この曲り修正操作は、プリフォームのチャック側から順次全長にわたって行われる。
【００１４】
【実施例】
（実施例）
プリフォームの一端をガラス旋盤のチャックに水平に把持し、２５ｒｐｍの回転速度で回転しながら、レーザー外径測定器で一定間隔ごとにプリフォームの振れ回り量を測定して要曲り修正部を検出した。検出された要曲り修正部の外径をレーザー外径測定器で測定し、得られた非円量から振れ回り量を補正した。
プリフォームを２５ｒｐｍの回転速度で回転させながら、プリフォームをチャック側から順に、要曲り修正部を直径に応じた火力（図３参照）及び加熱時間（図４参照）で加熱し、さらに、直径に応じた軟化開始時間（図４の第一、第二段加熱量減少曲線にもとづき設定）を見計らって、要曲り修正部を、エアーシリンダーを駆動してＹ型ローラーで支持することにより曲り修正を行った。
【００１５】
曲り修正部材としてのＹ型ローラーは、直径５５ｍｍΦのカーボン製ローラーが２本４５°の角度でＹ型に設けられ、ローラー部が上下に駆動できるようにエアーシリンダー（ストローク軸の直径１６ｍｍΦ×ストローク長１００ｍｍ）の軸端に取り付けられている。また、このエアーシリンダーは、５ポートの電磁弁で上下動及び中間停止できるように設けられている。
このようにして徐々に要曲り修正部を軟化して、曲り修正が完全になされる温度に上昇するまでの軟化に要する直径に応じた時間、プリフォームをＹ型ローラーで支持することで容易に修正がなされる。
このとき、エアーシリンダーを所定のエアー圧力で駆動して、プリフォームをＹ型ローラーで完全に支持した後、エアーシリンダーの出入り口弁を閉とし、曲り修正が完了するまでの時間その位置で停止する。この間、Ｙ型ローラーのローラーを回転させるとともに振れ回り量の測定がなされる。
【００１６】
このようにして曲りが完全に修正される温度に到達する時間を見計らって（図４の徐冷開始曲線にもとづき設定）、火力を落として徐々に冷却し、曲り修正を終える。このときの徐冷時間も、図４の曲り修正完了曲線に示すように、プリフォームの直径に応じて決められる。
上記曲り修正操作は、プリフォームのチャック側から順次全長にわたって行われる。
プリフォームの振れ回り量、非円率、要曲り修正部の測定、加熱、軟化時間の制御、Ｙ型ローラーのエアーシリンダーの駆動等の制御は、マイクロコンピュータを用いることで容易に自動化される。
【００１７】
【発明の効果】
このように本発明のプリフォームの曲り修正方法は、極めて簡略な装置でプリフォームの幅広い直径に対応でき、プリフォームの特性を損なうことなく曲りを自動的に修正することができ、光ファイバ本来の特性として重要なコア径とクラッド径の比率が均一な、かつ曲りのない高品質な大径プリフォームを容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  石英棒をバーナーで加熱したときの表面温度と石英ガラスの揮発量の関係を示すグラフである。
【図２】  プリフォームの振れ回り量を検出する様子を示すモデル図である。
【図３】  プリフォームのロッド径と加熱ガス量の関係を示すグラフである。
【図４】  プリフォームのロッド径と加熱時間の関係を示すグラフである。
【図５】  加熱時間とプリフォームの表面温度の関係を示すグラフである。
【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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