(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に沿って略同一形状の断面を有するガラス繊維であって長手方向と略垂直な方向から測定される幅が測定方向に応じて変化するものを製造する方法であって、
溶融ガラスを線引する第１の工程と、
この線引中に長手方向に移動する前記ガラス繊維の幅を第１及び第２の測定方向から測定し、前記各測定方向から測定された測定値の変化を比較することにより前記ガラス繊維のねじれ量及びねじれ方向を求める第２の工程と、
このねじれ量及びねじれ方向に基づいて前記ガラス繊維のねじれを調節する第３の工程と、
を備え、前記第１の測定方向と前記第２の測定方向とは、９０度×ｎ（ｎは整数）以外の角度をなしている、ガラス繊維の製造方法。
【請求項２】
前記第１の工程は、柱状のガラス母材であって軸方向と略垂直な方向から測定される幅が測定方向に応じて変化するものを加熱溶融して線引する工程であり、
前記第３の工程は、前記ねじれ情報に応じた回転速度及び回転方向で前記ガラス母材をその軸のまわりに回転させる工程であることを特徴とする請求項１記載のガラス繊維の製造方法。
【請求項３】
前記第３の工程は、ガラス繊維に接触するローラ面を有し揺動するガイドローラでガラス繊維をガイドするとともに、前記ねじれ情報に応じた揺動速度でガイドローラを揺動させる工程であることを特徴とする請求項１記載のガラス繊維の製造方法。
【請求項４】
長手方向に沿って略同一形状の断面を有し、長手方向と略垂直な方向から測定される幅が測定方向に応じて変化するガラス繊維を溶融ガラスの線引により製造する装置であって、
柱状のガラス母材を加熱溶融する加熱手段と、
前記ガラス母材から線引され長手方向に移動しているガラス繊維の幅を測定する測定手段と、
前記ガラス繊維にねじれを生じさせるねじれ付与手段と、
前記測定手段から出力される測定値の変化に基づいてガラス繊維のねじれ情報を求め、このねじれ情報に基づいて前記ねじれ付与手段を制御する制御手段と、
前記測定手段により測定されたガラス繊維を巻き取る巻き取り手段と、
を備え、
前記測定手段は、前記ガラス繊維の幅を第１及び第２の測定方向から測定するものであり、
前記第１の測定方向と前記第２の測定方向とは、９０度×ｎ（ｎは整数）以外の角度をなしており、
前記制御手段は、前記各測定方向から測定された測定値の変化を比較することにより前記ガラス繊維のねじれ量及びねじれ方向を求める、ガラス繊維の製造装置。
【請求項５】
前記ねじれ付与手段は、前記ガラス母材をその軸のまわりに回転させる母材回転手段であり、
前記制御手段は、この母材回転手段を制御することにより、前記ねじれ情報に応じた回転速度及び回転方向で前記ガラス母材を回転させることを特徴とする請求項４記載のガラス繊維の製造装置。
【請求項６】
前記ねじれ付与手段は、ガラス繊維に接触するローラ面を有し揺動するガイドローラであり、
前記制御手段は、このガイドローラを前記ねじれ情報に応じた揺動速度で揺動させることを特徴とする請求項４記載のガラス繊維の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光ファイバ等のガラス繊維をそのねじれを調節しながら製造する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス繊維の一つとして、従来から偏波面保存光ファイバが知られている。この光ファイバは、光ファイバ型のジャイロスコープ用の部品の一つとして、小径リールに巻いた状態で使用されることがある。その際、複屈折主軸を揃えた状態で巻くことで、コイル状態での偏波特性の劣化を防止することができる。この種の光ファイバの一例としては、特開昭６０−１０８８０７号公報に示されるような断面非円形状のものがある。これは、断面非円形状とすることで外観から複屈折主軸の方向を判別できるようにし、光ファイバの曲げ方向と複屈折主軸との関係を一定に揃えて巻くことで、曲げ等により発生する偏波特性の劣化を防止するものである。このような光ファイバは、断面非円形状の光ファイバ用母材を加熱炉内で溶融して線引し、得られた裸の光ファイバを樹脂コーティング装置を通過させ、ガイドローラ等を介してボビンに巻き取ることで製造される。
【０００３】
ところが、例えば、加熱炉直下のガイドローラの回転軸と線引された光ファイバが走行する方向とが垂直でない場合には、光ファイバをその軸のまわりにねじるようなトルクが製造中の光ファイバに加わる。これにより、光ファイバには軸まわりのねじれが生じてしまう。この場合、上記のように複屈折率主軸を揃えた状態でコイル状に巻くことが非常に困難となり、断面を非円形状にした効果が十分に発揮されないことになる。
【０００４】
一方、英国特許ＧＢ２１０１７６２Ａ公報、又は特開平６−１７１９７０号公報に示されるように、光ファイバ用母材を回転させる、又は製造装置のガイドローラを揺動させることにより意図的に光ファイバにねじれを加え、その偏波モード分散を低減させる方法も従来から知られている。しかし、意図した方向と逆方向にねじれが生じた場合や十分なねじれ量が得られない場合には、本来の効果が充分に発揮されないことになる。
【０００５】
したがって、ガラス繊維製造の際に加わるねじれを測定し、測定結果に基づきねじれの量や方向を調節してガラス繊維を製造する技術は重要である。
【０００６】
従来は、製造完了後にガラス繊維の検査を行い、ねじれが発見された場合はねじれ量やねじれ方向のデータを求め、このデータに基づいて製造設備の調整を行ってからガラス繊維の製造をやり直している。ガラス繊維の検査は、光学特性の測定や顕微鏡によるガラス繊維の幾何学的構造の観察によって行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の方法では、ねじれを測定するのはガラス繊維の製造後であるため、ねじれが発見された場合、それまで製造したガラス繊維は無駄になってしまい、製造歩留まりを低下させる要因となっていた。また、所望のガラス繊維を得るまでに何度も製造を繰り返さなければならない場合もあり、所望のガラス繊維を得ることは必ずしも容易でなかった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みなされたもので、所望のガラス繊維を確実かつ容易に製造することのできる方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するために、本発明のガラス繊維の製造方法は、長手方向に沿って略同一形状の断面を有するガラス繊維であって長手方向と略垂直な方向から測定される幅が測定方向に応じて変化するものを製造する方法であって、溶融ガラスを線引する第１の工程と、線引中に長手方向に移動するガラス繊維の幅を測定し、測定値の変化に基づいてガラス繊維のねじれ情報を求める第２の工程と、このねじれ情報に基づいてガラス繊維のねじれを調節する第３の工程とを備えている。
【００１０】
第１の工程は、柱状のガラス母材であって軸方向と略垂直な方向から測定される幅が測定方向に応じて変化するものを加熱溶融して線引する工程であり、第３の工程は、ねじれ情報に応じた回転速度及び回転方向でガラス母材をその軸のまわりに回転させる工程であっても良い。
【００１１】
また、第３の工程は、ガラス繊維に接触するローラ面を有し揺動するガイドローラでガラス繊維をガイドするとともに、ねじれ情報に応じた揺動速度でガイドローラを揺動させる工程であってもよい。
【００１２】
次に、本発明のガラス繊維の製造装置は、長手方向に沿って略同一形状の断面を有し、長手方向と略垂直な方向から測定される幅が測定方向に応じて変化するガラス繊維を溶融ガラスの線引により製造する装置であって、柱状のガラス母材を加熱溶融する加熱手段と、ガラス母材から線引され長手方向に移動しているガラス繊維の幅を測定する測定手段と、ガラス繊維にねじれを生じさせるねじれ付与手段と、測定手段から出力される測定値の変化に基づいてガラス繊維のねじれ情報を求め、このねじれ情報に基づいてねじれ付与手段を制御する制御手段と、測定手段により測定されたガラス繊維を巻き取る巻き取り手段とを備えている。
【００１３】
本発明の製造装置は、測定手段がガラス繊維の幅を第１及び第２の測定方向から測定するものであり、制御手段がこの各測定方向から測定された測定値の変化を比較することによりガラス繊維のねじれ量及びねじれ方向を求める装置であっても良い。
【００１４】
また、本発明の製造装置は、ねじれ付与手段がガラス母材をその軸のまわりに回転させる母材回転手段であり、制御手段がこの母材回転手段を制御することにより、ねじれ情報に応じた回転速度及び回転方向でガラス母材を回転させる装置であっても良い。
【００１５】
また、本発明の製造装置は、ねじれ付与手段がガラス繊維に接触するローラ面を有し揺動するガイドローラであり、制御手段がこのガイドローラをねじれ情報に応じた揺動速度で揺動させる装置であっても良い。
【００１６】
【作用】
本発明の製造方法で製造するガラス繊維は、長手方向に沿って略同一形状の断面を有し、長手方向と略垂直な方向から測定される幅が測定方向に応じて変化するものである。このため、測定方向を一方向に固定すると、長手方向に移動するガラス繊維にねじれが生じている場合には幅の測定値が時間的に変化する。幅の測定値の変化は、ガラス繊維のねじれに対応しているので、測定値の変化を調べることでねじれに関する情報が求まる。
【００１７】
本発明ではガラス繊維の製造中に求めたねじれ情報に基づいて、ガラス繊維に生じるねじれを調節しながらガラス繊維の線引を継続的に行うので、所望のねじれが付与されたガラス繊維や、逆にねじれのないガラス繊維など、所望のガラス繊維を確実かつ容易に製造することができる。
【００１８】
柱状のガラス母材であって軸方向と略垂直な方向から測定される幅が測定方向に応じて変化するものを線引すると、このガラス母材の断面形状と略相似の断面形状を有するガラス繊維、すなわち長手方向と略垂直な方向から測定される幅が測定方向に応じて変化するガラス繊維が得られる。ガラス繊維の線引中にガラス母材をその軸のまわりに回転させると、母材の回転に応じたねじれがガラス繊維に付与される。第２工程で求めたねじれ情報に基づいてガラス母材の回転速度や回転方向を調節すれば、ガラス母材から線引されるガラス繊維のねじれ量やねじれ方向を調節することができる。
【００１９】
また、ガラス繊維を線引しながらガイドローラを揺動させると、ローラ面上でガラス繊維が回転するのでガラス繊維にねじれが付与される。また、ガイドローラをほぼ一定角度傾けたまま維持すると一定のねじれが付与される。第２工程で求めたねじれ情報に基づいてガイドローラの揺動速度を調節すれば、ガラス繊維のねじれ量やねじれ方向を調節することができる。
【００２０】
次に、本発明のガラス繊維の製造装置によれば、線引開始時のガラス繊維のねじれが所望のものと異なっていた場合でも、制御手段がねじれ情報に基づいてねじれ付与手段を制御し、線引中にねじれを調節するので、所望のねじれが付与されたガラス繊維や、逆にねじれのないガラス繊維など、所望のガラス繊維を確実かつ容易に製造することができる。
【００２１】
測定手段が第１及び第２の測定方向からガラス繊維の幅を測定するものである場合、制御手段には各測定方向から測定された測定値がそれぞれ入力される。二つの測定値の時間変化を比較すれば、ねじれ量だけでなくねじれ方向も求めることができ、制御手段は、これらの情報に基づいてガラス繊維のねじれ調節を適確に行う。
【００２２】
本発明の製造装置のうち制御手段がガラス母材を回転させるものでは、ガラス母材の回転に応じてガラス母材から線引されるガラス繊維にねじれが生じる。ガラス繊維に生じるねじれの量や方向は、ガラス母材の回転速度や回転方向に依存するが、制御手段がねじれ情報に基づいてガラス母材の回転速度や回転方向を調節するので、ガラス繊維に生じるねじれが適切に調節される。
【００２３】
また、本発明の製造装置のうちガイドローラを備えるものでは、ガイドローラを揺動させるとガラス繊維はローラ面上で回転しながら巻き取り手段に送られるので、ガラス母材から線引されているガラス繊維にねじれが付与される。また、ガイドローラをほぼ一定角度傾けたまま維持すると一定のねじれが付与される。ガイドローラの揺動は制御手段がねじれ情報に基づいて調節するので、ガラス繊維に付与されるねじれが適切に調節される。
【００２４】
【実施例】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施例を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致していない。
【００２５】
実施例１
本実施例では、ガラス繊維として、断面が楕円形状の光ファイバを製造する。図１は、本実施例のガラス繊維の製造装置を示す全体構成図である。この製造装置は、モータ１２、加熱炉１４、外径測定器２０及び２２、制御装置２４、ガイドローラ４０、４２及び４４、並びに巻き取りボビン５０を備え、さらにコーティングダイ３０及び３４、並びにＵＶランプ３２及び３６を備えている。
【００２６】
また、図２（ａ）〜（ｄ）は、ガラス母材１０及び線引された光ファイバの断面形状を示す図であり、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ′線に沿った断面図、図２  （ｂ）はＢ−Ｂ′線に沿った断面図、図２（ｃ）はＣ−Ｃ′線に沿った断面図、図２（ｄ）はＤ−Ｄ′線に沿った断面図である。
【００２７】
ガラス母材１０は、コアの側周面をクラッドが包囲した構造をしており、図２（ａ）に示されるように楕円形状の断面を有している。長軸の長さは２５ｍｍであり、短軸の長さは１５ｍｍである。このようなガラス母材は、ＯＶＤ法、ＭＣＶＤ法、ロッドインチューブ法などの一般的な製法で作製された略円柱状の光ファイバ用母材を用意し、そのクラッドの側面を機械的に研削することによって作製することができる。
【００２８】
モータ１２はガラス母材１０をその軸のまわりに回転させるものである。モータ１２の回転速度および回転方向は、制御装置２４によって制御される。
【００２９】
加熱炉１４は、ガラス母材１０の先端を加熱して溶融するものである。加熱炉１４の下方に配置された外径測定器２０は、Ｈｅ−Ｎｅレーザを利用した偏光法により光ファイバの長手方向に略垂直な一方向（以下、「測定方向」と呼ぶ。）から見た光ファイバの幅を測定するものである。測定される値は、測定方向に垂直な平面に表される光ファイバの射影の幅に等しい。以上の点は、外径測定器２０の下方に設置された外径測定器２２についても同様である。外径測定器２０及び２２の測定データは、制御装置２４に送出される。
【００３０】
制御装置２４は、外径測定器２０及び２２の測定データに基づいて光ファイバのねじれ情報を求め、このねじれ情報に基づいてモータ１２の回転を制御する。
【００３１】
コーティングダイ３０及び３４は、液体状の紫外線硬化型樹脂（ＵＶ樹脂）を光ファイバ表面に被覆するものであり、ＵＶランプ３２及び３６は、紫外線を照射してＵＶ樹脂を素早く固化させるものである。
【００３２】
巻き取りボビン５０は、ガラス母材から線引された光ファイバを高速で巻き取るものである。ガイドローラ４０、４２及び４４は、いずれも巻き取りボビン５０に向かって移動する光ファイバをガイドするもので、そのローラ面に光ファイバが接触している。
【００３３】
次に、図１の装置を用いたガラス繊維の製造方法を説明する。本実施例では、ガラス母材１０を加熱炉１４により約２０００℃の温度で加熱溶融し、線引速度１００ｍ／分で線引を行って光ファイバを製造する。線引された光ファイバの断面は、図２（ｂ）に示されるようにガラス母材１０の断面とほぼ相似の楕円形状となる。長軸の長さは約１２５μｍ、短軸の長さは約７５μｍである。
【００３４】
線引された光ファイバは長手方向に沿って移動し、外径測定器２０及び２２によって長手方向に略垂直な方向から幅を測定される。
【００３５】
次に、光ファイバにはコーティングダイ３０で液体状のＵＶ樹脂が被覆され、このＵＶ樹脂はＵＶランプ３２の紫外光照射により固化される。これによって、裸の光ファイバに一次被覆が施され、光ファイバの断面は図２（ｃ）に示されるようになる。コーティングダイ３０により光ファイバに被覆される樹脂は液体状であるため、樹脂の表面張力により被覆後の光ファイバの断面はほぼ円形になる。
【００３６】
続いて、光ファイバには、コーティングダイ３４及びＵＶランプ３６によってＵＶ樹脂による二次被覆が施される。これにより、光ファイバの断面は、図２  （ｄ）に示されるように直径約２５０μｍの円形となる。
【００３７】
二次被覆された光ファイバは、ガイドローラ４０、４２及び４４を介して巻き取りボビン５０により巻き取られる。
【００３８】
一般的に、ガラス繊維の線引工程では、ガラス繊維にねじれが生じてしまうことがある。例えば、図１の製造装置において、ガイドローラ４０の配置の誤差によりガイドローラ４０の回転軸が光ファイバの移動方向と垂直になっていない場合が生じうる。この場合、光ファイバはガイドローラ４０のローラ面上で転がりながら巻き取りボビン５０側に送られることになる。これにより、光ファイバをその軸のまわりにねじるようなトルクが光ファイバに加わる。
【００３９】
ＵＶ樹脂が被覆された後の光ファイバは、その表面が硬化しているため、ねじれは殆ど付与されない。従って、図１に示すように、ガラス母材１０から線引された光ファイバが外径測定器２０及び２２を通過してコーティングダイ３０に至るまでの比較的軟らかい状態のときにねじれが発生する。
【００４０】
本実施例の製造装置は、光ファイバのねじれを外径測定器２０及び２２を用いて測定し、得られたねじれ情報に基づいてガラス母材１０を適切に回転させることにより、ねじれのない光ファイバ又は所望のねじれが生じた光ファイバを製造する。
【００４１】
外径測定器２０及び２２によるねじれの測定方法を説明する。外径測定器２０及び２２は、それぞれ光ファイバの幅を長手方向と略垂直な方向から継続的に測定しており、各測定器による測定値のデータはそれぞれ制御装置２４に送出される。ねじれ発生部において光ファイバは、図２（ｂ）に示すように楕円形状の断面を有しており、その幅は測定する方向に応じて変化する。したがって、光ファイバにねじれが生じている場合には、外径測定器２０及び２２による幅の測定値はねじれに応じて時間的に変化する。制御装置２４は、二つの測定値の時間変化を比較することにより光ファイバのねじれに関する情報を求める。
【００４２】
図３は、光ファイバの向きと外径測定器２０、２２の測定方向との関係を示す図である。図３において、実線の矢印６２、６５は、それぞれ外径測定器２０、２２の測定方向である。符号６０は、光ファイバの断面である楕円６８の中心を通り測定方向６２に垂直な点線を示している。また、点線６１は楕円６８の長軸である。楕円６８の向きは点線６０と点線６１とがなす角度θで規定することができる。矢印６２に平行で楕円６８の外周と接する二つの一点鎖線６３、６４の間隔Ｄ１が、外径測定器２０の測定値である。また、矢印６５に平行で楕円６８の外周と接する二つの一点鎖線６６、６７の間隔Ｄ２が、外径測定器２２の測定値である。二つの外径測定器の測定方向６２と６５とはφの角度をなしている。φは、９０度×ｎ（ｎは整数）以外の角度に設定されている。
【００４３】
ここで、光ファイバのねじれを規定するパラメータについて説明する。光ファイバの軸上の任意の点Ｐ０と、このＰ０から長手方向に沿って所定距離だけ離れた軸上の点Ｐ１とを考えたとき、Ｐ０を含み長手方向に垂直な光ファイバ断面の角度θとＰ１を含み長手方向に垂直な光ファイバ断面の角度θとの差が、Ｐ０とＰ１との間における光ファイバの「ねじれ角度」である。ねじれ角度が３６０゜のときは、Ｐ０とＰ１との間で光ファイバが１回転していることになる。「ねじれ量」は、光ファイバの単位長さあたりのねじれ角度で定義される。
【００４４】
以下では、図１に示されるように、外径測定器２０及び２２のファイバ長手方向の間隔をＬで表し、光ファイバの線引速度をｖで表す。外径測定器２０及び２２の間隔Ｌは、具体的には、外径測定器２０及び２２の各検査レーザ光の照射位置の間隔を示すものである。
【００４５】
同一の位置に二つの外径測定器を配置することは物理的に不可能なため、図１に示すように、外径測定器２０及び２２は長手方向に沿って異なる位置（異なる高さ）に配置されている。このため、光ファイバのある一箇所の幅が二つの外径測定器に測定される時刻には差が生じる。この時刻差を補正することで、外径測定器２２が外径測定器２０と同一の高さに配置されて光ファイバの幅を測定したときの測定値の時間変化を得ることができる。
【００４６】
ある時刻ｔにおいて外径測定器２０、２２のそれぞれで検出される幅の測定値をＤ１（ｔ）とＤ２（ｔ）とすると、二つの外径測定器により同一箇所が測定される時間差はＬ／ｖであるから、外径測定器２２が外径測定器２０と同一の高さに配置された場合の幅の測定値は、Ｄ２（ｔ−Ｌ／ｖ）で表される。
【００４７】
図４は、光ファイバの幅の測定値（外径出力値）の時間変化を示すグラフである。実線は外径測定器２０の測定値Ｄ１（ｔ）、一点鎖線は外径測定器２２の測定値Ｄ２（ｔ）、点線は時刻差を補正した外径測定器２２の測定値Ｄ２（ｔ−Ｌ／ｖ）である。
【００４８】
図４に示されるように、Ｄ１（ｔ）とＤ２（ｔ−Ｌ／ｖ）との間には、測定方向６２と６５とがなす角度φに応じた位相差が生じる。光ファイバのねじれ量をαとすると、外径測定器２０の検査光の照射位置（以下、測定位置と呼ぶ）を単位時間に通過する光ファイバの長さはｖに等しいから、光ファイバのうち外径測定器２０の測定位置を単位時間に通過する部分の両端間におけるねじれ角度はα・ｖで表される。これは、外径測定器２０の測定位置を含み、光ファイバの軸と直交する平面（これは、図３の紙面に等しい。）を考えた場合、線引によりこの平面を通過する光ファイバの断面が単位時間あたりα・ｖの角度だけ回転することを意味する。したがって、Ｄ１（ｔ）とＤ２（ｔ−Ｌ／ｖ）との間に生じる位相差は、φ／（α・ｖ）で表される。
【００４９】
本実施例では、φ＝４５度、Ｌ＝０．３ｍ、ｖ＝１００ｍ／分であり、Ｌ／ｖ＝０．００３分＝０．１８秒である。従って、Ｄ２（ｔ−Ｌ／ｖ）＝Ｄ２（ｔ−０．１８秒）である。なお、φ及びＬは外径測定器２０及び２２を設置する際に求めておくことができる。
【００５０】
図４のD１（ｔ）のグラフに示されるように、時刻ｔ＝０．０から時刻ｔ＝０．２２までの間、幅の測定値はａ（＝１２５μｍ）からｂ（＝７５μｍ）まで変化する。これは、光ファイバのねじれに伴い、光ファイバの断面（図３の楕円６８）の向きを表す角度θが、０から９０度まで変化したことを意味する。しかしながら、D１（ｔ）だけでは、ねじれの方向が時計回りであるか反時計回りであるかを読み取ることはできない。
【００５１】
そこで、Ｄ２（ｔ−０．１８秒）のグラフを参照する。時刻ｔ＝０．０から徐々に測定値が大きくなり、最大値ａに達してからは逆に測定値は小さくなる。ねじれが反時計回りに生じていると仮定すると、時刻ｔ＝０．０でθ＝０であることを考慮すれば明らかなように、幅の測定値は時刻ｔ＝０．０から徐々に小さくなって最小値ｂに達するはずである。したがって、光ファイバのねじれは、測定方向６２から６５へ向かう方向、すなわち加熱炉１４側から見て時計回りに生じていることが分かる。
【００５２】
以上をまとめると、外径測定器２０による幅の測定値が最大値ａである時刻において、外径測定器２２による測定値が増加の傾向にあるとき、すなわち測定値の時間微係数が正であるときは、ねじれ方向は加熱炉１４側から見て時計回りである。逆に、外径測定器２２による測定値の時間微係数が負であるときは、ねじれ方向は加熱炉側から見て反時計回りである。
【００５３】
また、図４から、位相差（φ／（α・ｖ））＝０．１１秒であるから、φ＝４５度、ｖ＝１００ｍ／分を用いると、光ファイバのねじれ量α＝約２４５度／ｍと求まる。
【００５４】
制御装置２４は、外径測定器２０及び２２から送られる光ファイバの幅の測定値データに基づいて、上記の方法によりねじれ量とねじれ方向を求める。制御装置２４には、製造された光ファイバが有すべきねじれの量及び方向が予め入力されている。制御装置２４は、この入力データと測定されたねじれ量及びねじれ方向とを比較し、両者に違いがある場合にはモータ１２に制御信号を送出してモータを駆動させ、ガラス母材１０を回転させる。適切な回転速度及び回転方向でガラス母材１０を回転させることにより、所望の量及び方向のねじれが生じた光ファイバが製造されることになる。
【００５５】
ねじれのない光ファイバを製造する場合には、測定されたねじれと逆方向にガラス母材１０を回転させる。回転速度は、測定されたねじれと同じピッチのねじれが光ファイバに付与されるような速度とする。これにより、これまで光ファイバに付与されていたねじれが打ち消され、ねじれのない光ファイバが得られるようになる。
【００５６】
図５は、ガラス母材１０の回転前と回転後においてそれぞれ線引された光ファイバの１ｍの長さの部分についてねじれ角度を測定した結果を示すグラフである。点線は、ガラス母材１０の回転前のねじれ角度を示すものであり、実線は、ガラス母材１０の回転後のねじれ角度を示すものである。ねじれ角度は、加熱炉１４側から見て時計回りを正としてある。
【００５７】
回転前は、光ファイバの長手方向に沿ってねじれ角度がほぼ線形に増加しており、光ファイバにその軸まわりのねじれが生じていることが示されている。これに対し、回転後は、１ｍの長さにわたってねじれ角度がほぼ０に維持されており、ねじれが殆ど生じていないことが示されている。このように、上記の方法によれば、光ファイバの製造中にねじれの調節が行われ、ねじれのない光ファイバが容易に製造される。
【００５８】
また、所望のねじれが付与された光ファイバを製造する場合には、ガイドローラの配置誤差により生じるねじれに、ガラス母材１０の回転によるねじれをさらに付与してねじれを調節することができる。
【００５９】
本発明者らは、ねじれ方向が加熱炉１４側から見て時計まわりであり、ねじれ量が１９８０度、言い換えれば光ファイバの１ｍあたり断面が５．５回転しているようなねじれが生じた光ファイバを製造しようと試みた。このねじれ方向とねじれ量を制御装置２４に入力してから、光ファイバの線引を開始する。制御装置２４は、ガラス母材１０を回転させずに生じる光ファイバのねじれ方向が加熱炉１４側から見て時計まわりであり、ねじれ量が１０８０度であることを求め、このねじれ情報と入力したねじれ情報とを比較した結果からガラス母材１０を時計まわりに毎分３００回転させるようにモータ１２を制御した。
【００６０】
図６は、光ファイバのねじれ角度をガラス母材１０の回転後に測定した結果を示す図である。光ファイバのほぼ全長にわたり均一にねじれが付与され、実線で示されるように光ファイバの１ｍあたり断面が約５．５回転しており、所望のねじれが生じた光ファイバが得られていることが確認された。
【００６１】
次に、本発明者らは、新たなねじれ情報を制御装置２４に入力して、ねじれ方向が加熱炉１４側から見て時計まわりであり、光ファイバの１ｍあたり断面が０．５回転しているようなねじれが生じた光ファイバを製造しようと試みた。この場合、制御装置２４は、ガラス母材１０を反時計まわりに毎分３００回転させるようにモータ１２を制御した。
【００６２】
こうして製造された光ファイバのねじれ角度を、同じく図６に示す。光ファイバのほぼ全長にわたり均一にねじれが付与され、点線で示されるように光ファイバの１ｍあたり断面が約０．５回転しており、所望のねじれが生じた光ファイバが得られていることが確認された。
【００６３】
このように、本実施例の装置によれば、制御装置２４が線引された光ファイバのねじれ情報を求め、これに基づいてモータ１２を制御してガラス母材１０の回転方向と回転速度を調節するので、光ファイバに付与されるねじれの量や方向を適切に調節することができる。光ファイバのねじれ測定とこの測定結果に基づくねじれ調節は線引中に行われるので、所望のねじれが付与された光ファイバを容易かつ確実に得ることができる。
【００６４】
なお、光ファイバは同一形状の断面を有するように線引されるが、製造技術の限界から全く同一の断面形状のものが得られるわけではなく、長手方向に垂直な方向から測定されるガラス繊維の幅に長手方向に沿って０．５％弱の変動が生じているのが普通である。このような製造上の理由による変動も、外径測定器２０及び２２の出力に時間変化として現れる。製造上の理由による時間変化は、ねじれによる測定値の時間変化と異なり周期的ではないので識別は容易であるが、製造する光ファイバの幅の最大値が最小値の１．０１倍のものであればねじれによる測定値の変化と製造上の理由による変化とを一層容易に区別することができる。
【００６５】
幅の最大値が最小値の１．０１倍以上であるガラス母材１０を線引すれば、幅の最大値が最小値の１．０１倍以上であるガラス繊維を線引することができる。ガラス母材１０の加熱溶融温度が高すぎると、表面張力により得られる光ファイバの断面形状が円に近付いてしまうので、加熱温度は適切に調整しておくことが好ましい。
【００６６】
本実施例では、ガラス母材１０の幅の最大値は２５ｍｍ、最小値は１５ｍｍであり、最大値は最小値の約１．６７倍であって１．０１倍以上となっている。このガラス母材１０の線引により製造した光ファイバの幅の最大値は１２５μｍ、最小値は７５μｍであり、最大値は最小値の約１．６７倍であって１．０１倍以上となっている。
【００６７】
実施例２
図７は、本実施例の光ファイバ製造装置を示す全体構成図である。本実施例の製造装置には、実施例１のようなガラス母材１０を回転させるモータ１２は設けられていない。加熱炉１４の直下に配置された符号４６で示されるガイドローラは、揺動ガイドローラである。これは、図７の紙面に垂直な一平面上でローラ回転軸が周期的に揺動するガイドローラである。
【００６８】
図８は、揺動ガイドローラ４６の揺動を示す図であって、加熱炉１４側から見た平面図である。揺動ガイドローラ４６の回転軸は矢印４８で示されるように揺動し、これに伴って揺動ガイドローラ４６自身も揺動する。この揺動は、ガイドローラ４６に取り付けられた偏心駆動装置（図示せず）によって行われる。
【００６９】
制御装置２４は、外径測定器２０及び２２の測定データに基づいて光ファイバのねじれ情報を求め、このねじれ情報に基づいて揺動ガイドローラ４６の揺動を制御する。
【００７０】
本実施例でも、実施例１と同様の光ファイバ用ガラス母材１０を用い、ガラス母材１０を加熱炉１４により約２０００℃の温度で加熱溶融し、線引速度１００ｍ／分で線引を行って光ファイバを製造する。線引された光ファイバの断面は、長軸の長さが約１２５μｍ、短軸の長さが約７５μｍの楕円形となる。この後、光ファイバは、ＵＶ樹脂による被覆が施され、光ファイバの断面は直径約２５０μｍの円形となる。
【００７１】
本実施例では、揺動ガイドローラ４６を所定の速度で揺動させながら光ファイバの線引を行って、ねじれのある光ファイバを製造する。揺動ガイドローラ４６の揺動により、光ファイバはガイドローラ４２に送られながらローラ面上で回転するため、ねじれ発生部において光ファイバにその軸のまわりのトルクが作用する。これによって、光ファイバにねじれが付与される。ねじれ量は、揺動ガイドローラ４６の揺動速度に依存する。
【００７２】
制御装置２４には、製造された光ファイバが有すべきねじれの量及び方向が予め入力されており、線引開始と同時に、入力されたねじれを付与するのに適当と判断される揺動速度で揺動ガイドローラ４６を揺動させる。線引が開始されると、制御装置２４は、実施例１と同様の方法によりねじれ量とねじれ方向を求める。制御装置２４は、測定されたねじれ量及びねじれ方向を入力データと比較し、両者に違いがある場合には、揺動ガイドローラ４６の偏心駆動装置に制御信号を送出して揺動速度を調節する。これによって光ファイバに入力データ通りのねじれが付与されるようになるので、所望のねじれが生じた光ファイバを確実に得ることができる。
【００７３】
以上、本発明の実施例を詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、本発明のガラス繊維製造装置は、実施例１の母材回転用モータと実施例２の揺動ガイドローラをともに備えるものであっても良い。
【００７４】
また、光ファイバはガラス母材から線引する代わりに、二重るつぼ法を用いて溶融ガラスから線引しても良い。この場合、ノズルの形状を調節することで、長手方向に略垂直な方向から測定される幅が測定方向に応じて変化するガラス繊維を線引することができる。
【００７５】
また、実施例では、二つの外径測定器を用いることでねじれ量のみならずねじれ方向まで求めたが、単一の外径測定器を用い、ねじれ量を求めるだけで足りる場合も多い。例えば、ガラス母材の回転方向が固定されている装置により所定方向にねじれの生じた光ファイバを製造する場合は、ねじれ量に応じて回転速度を制御すれだけで足り、ねじれ方向に応じて回転方向を制御する必要はない。外径測定器により測定される測定値はねじれに対応した周期的な変化を示し、その周期とねじれ角度とは光ファイバの断面形状に応じた一定の関係を有している。例えば、実施例の楕円形状の場合、測定値が長軸の長さａから再びａまで変化することは、ねじれ角度が１８０度であることを意味する。これを利用することで、単一の外径測定器を用いてねじれ量を求めることは可能である。
【００７６】
また、実施例ではガラス繊維の一つとして光ファイバを製造したが、光ファイバ以外のガラス繊維であっても実施例と同様にねじれを調節することが可能である。
【００７７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明した通り、本発明のガラス繊維の製造方法では、ガラス繊維の製造中に求めたねじれ情報に基づいて、ガラス繊維に生じるねじれを調節しながらガラス繊維の線引を行うので、所望のガラス繊維を確実かつ容易に製造することができる。これにより、ガラス繊維の無駄を防止することもでき、製造歩留まりを高めることができる。
【００７８】
また、本発明のガラス繊維の製造装置によれば、線引開始時のガラス繊維のねじれが所望のものと異なっていた場合でも、制御手段がねじれ情報に基づいてねじれ付与手段を制御し、線引中にねじれを調節するので、所望のガラス繊維を確実かつ容易に製造することができる。
【００７９】
本発明の製造装置のうち測定手段が第１及び第２の測定方向からガラス繊維の幅を測定するものであるものでは、ねじれ量だけでなくねじれ方向も求まり、制御手段がこれらの情報に基づいてガラス繊維のねじれ調節を適確に行うので、一層確実に所望のガラス繊維を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例のガラス繊維の製造装置を示す全体構成図である。
【図２】ガラス母材１０及び光ファイバの断面形状を示す図である。
【図３】光ファイバの向きと外径測定器２０、２２の測定方向との関係を示す図である。
【図４】光ファイバの幅の測定値（外径出力値）の時間変化を示すグラフである。
【図５】ガラス母材１０の回転前と回転後においてそれぞれ線引された光ファイバの１ｍの長さの部分についてねじれ角度を測定した結果を示すグラフである。
【図６】光ファイバのねじれ角度をガラス母材１０の回転後に測定した結果を示す図である。
【図７】実施例２の光ファイバ製造装置を示す全体構成図である。
【図８】揺動ガイドローラ４６の揺動を示す図である。
【符号の説明】
１０…ガラス母材、１２…モータ、１４…加熱炉、２０…外径測定器、２２…外径測定器、２４…制御装置、３０及び３４…コーティングダイ、３２及び３６…ＵＶランプ、４０、４２及び４４…ガイドローラ、５０…巻き取りボビン。
【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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【図７】
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【図８】
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