JP2005047754A - 光ファイバの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバ母材に追加加工を行なうことなく非有効部の引落としを短時間で行ない、無駄な線引を低減すると共に、線引の口出し時間を短縮することができる光ファイバの製造方法及び製造装置を提供する。
【解決手段】光ファイバ母材１０の先端部を線引炉１１で加熱溶融して線引する光ファイバの製造方法であって、光ファイバ母材先端の不要部を加熱溶融し、ガラス塊を落下させた後に、先端の不要部を直径１ｍｍ〜１０ｍｍで引落としガラスＨを所定量引出し、その後、所定の直径で線引の口出しを行なう。引落としガラスＨの引出し速度は、０.５ｍ／分以上で行ない、引落としガラスＨのガラス径及び／又は引出し重量を計測し、フィーダ装置１３及び加熱装置１２にフィードバックさせることにより、前記の引落としガラスＨの引出し外径並びに引出し速度を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバ母材の先端部を加熱溶融して線引のための口出しを行なう光ファイバの製造方法及び製造装置に関する。

光ファイバの製造に際して、先ず、コア／クラッドからなる多孔質ガラス母材を焼結により透明ガラス化して光ファイバ母材を作製し、次いで、この光ファイバ母材を線引炉で線引して、長尺の光ファイバとする。光ファイバの線引は、通常、線引炉内に光ファイバ母材を垂直に吊下げ、光ファイバ母材の先端部（下端）を加熱溶融し、溶融されたガラスを垂下させ紡糸するようにして行なわれる。この後、線引された光ファイバは、冷却、樹脂被覆、被覆硬化等の工程を経て、ボビンに巻取られる。

図２（Ａ）は、一般的な、光ファイバの線引を説明する図、図２（Ｂ）は光ファイバ用の光ファイバ母材の一例を示す図である。図中、１は光ファイバ母材、２は先端部、３は棒状ガラス、４はガラス塊、５は線引炉、６は樹脂被覆装置、７は巻取りボビンを示す。

光ファイバ母材１は、線引炉５内にセットされ先端部２が加熱溶融される。先端部２は、テーパ状になって溶融され、この先端から、線径が徐々に細くなって延びる棒状ガラス３の下端にガラス塊４が連なって垂れ下がる。棒状ガラス３が溶融軟化して線径が小さくなったところで、ガラス塊４を切断落下させて適当な容器で受けとる。さらに、垂下してくる棒状ガラス３を繊維状ガラスとなるように細径し、線径が、例えば、１５０μｍ程度に小さくなったところで、樹脂被覆装置６以下のパスラインに引き通され、線引開始の口出しが行なわれる。引出された光ファイバの線径が所定の径、例えば、１２５μｍで安定したところで樹脂被覆装置６に被覆樹脂材を供給する。ファイバ被覆が施された光ファイバは、パスラインに沿って走行され、最終的に巻取りボビン７で巻取られる。

光ファイバ母材１は、図２（Ｂ）に示すように、両端部の形状がテーパ状ないしは円弧状で、また、コア／クラッド径の比が所定の比率になっておらず、非有効部とされている。このため、先端側の非有効部分の線引が終えた後に、有効部の線引が行なわれることとなり、光ファイバの線引が、光ファイバ母材１の非有効部分から有効部分に移行して安定した線引状態となるには長時間を要する。また、非有効部分を線引している間も樹脂被覆装置６を通過させ、被覆を施して巻取りを行なうが、結局は廃棄処分とするもので、無駄な線引を行なっていることになる。この無駄な線引が多いということは、生産性を低下させ、歩留まりを悪くし被覆樹脂材の所要率を増加させていることになる。

これに対し、光ファイバ母材の先端部の形状を、予めバーナ等で円錐状に平滑に加工したりして、線引の開始から有効部の安定な線引状態に至るまでの時間を短縮し、無駄に線引する光ファイバの長さを短くすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、光ファイバ母材の先端部の形状を、予め線引時の理想的な曲面形状となるように加工しておくことにより、線引の立ち上げ時間等を短縮することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平７−３３０３６２号公報 特開平１１−７９７７２号公報

光ファイバの線引で、光ファイバ母材の有効部の線引開始に際して、非有効部の線引段階で、光ファイバ線径、ファイバ被覆径、線速等を安定させておく必要がある。上記の特許文献１、２に開示のように、予め非有効部分を加工しておくことにより、有効部の線引開始までの時間短縮を図るとともに、線引を早期に安定させ無駄なファイバの線引を低減させることは可能である。しかしながら、何れも光ファイバ母材の先端部を所定の形状に予め加工するという追加工程を必要としている。

光ファイバ母材の先端部に対する追加加工は、製造コストを上昇させるという問題があると共に、加工部周辺に加工屑が付着し、線引時に局所変動等の問題を発生させる恐れがある。また、光ファイバ母材の先端部を、研削で加工する場合、応力が付与されていたり歪が残留しているような光ファイバ母材は、研削時に破損することがある。さらに、光ファイバ母材の先端部を研削加工し、さらに他方の端部にダミーロッド等を接続しようとする場合、研削加工された先端部以外の部分を把持して作業する必要がある。このため、光ファイバ母材に対する外傷の拡大、汚染範囲の増大、有効長の低下等の問題もある。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、光ファイバ母材に追加加工を行なうことなく、非有効部の引落しを短時間で行ない無駄な線引を低減すると共に、線引の口出し時間を短縮することができる光ファイバの製造方法及び製造装置を提供することを課題とする。

本発明による光ファイバの製造方法及び製造装置は、光ファイバ母材の先端部を線引炉で加熱溶融して線引する光ファイバの製造方法であって、光ファイバ母材先端の不要部を加熱溶融し、ガラス塊を落下させた後に、先端の不要部を直径１ｍｍ〜１０ｍｍの太さで引落としガラスを所定量引出し、その後、所定の直径で線引の口出しを行なう。引落しガラスは、例えば、引出しながら粉砕することにより処理する。引落しガラスの引出し速度は、０.５ｍ／分以上で行ない、引出し中の光ファイバのガラス径及び／又は引出し重量を計測し、前記の引出し速度を制御する。また、引落しガラスのガラス径及び／又は引出し重量を計測して、ガラス母材を吊下げているフィーダ装置あるいは加熱装置にフィードバックし、引落しガラスの引出し時の線径を制御する。

本発明は、光ファイバ母材の非有効部を、ファイバ被覆を施して巻取るパスラインに通す前の段階で、通常の線引のガラス径より太い状態で溶融して引出すことにより、比較的短時間で引落とすことができる。この引落しにより、非有効部の引出し開始から有効部の線引開始に至るまでの時間を、短縮させることが可能となる。

また、非有効部の引出し分は、引落とされた光ファイバを適当な長さに粉砕してその重量を計測することにより、非有効部の残量が監視でき、光ファイバの引出し線径を調整し、パスラインに通すためのタイミングを適切に選択することが可能となり、線引の口出しを行なうまでの時間短縮を効率よく行うことができる。さらに、光ファイバ母材の非有効部に対して、追加加工を行なうことなく線引の口出しを行なうので、コストが低減でき、追加加工による不良発生も生じないため、生産効率を向上させることができる。

図１により本発明の実施形態を説明する。図中、１０は光ファイバ母材、１１は線引炉、１２は加熱装置、１３はフィーダ装置、１４ａ，１４ｂは冷却装置、１５は樹脂被覆装置、１６は液状樹脂、１７は被覆硬化装置、１８、１９，２０はガイドローラ、２１はキャプスタン装置、２２はダンサローラ装置、２３は巻取りガイドローラ、２４は巻取りドラム、２５は引落し装置、２６はガラス受け容器、２７はガラス引出しローラ、２８はガラス粉砕具、２９は外径測定器、３０は重量計、３１は制御装置を示す。

光ファイバ母材１０が線引炉１１内にセットされて、加熱装置１２により光ファイバ母材１０の先端部が加熱溶融される。先端部の加熱開始により、図２（Ａ）で説明したのと同様に、加熱された先端部はテーパ状になって溶融され、この先端から、線径が徐々に細くなって引落しガラスＨ（図２の棒状ガラス３に相当）の下端にガラス塊（図２の落し塊４に相当）が連なって垂れ下がる。本発明においては、引落しガラスＨが溶融軟化して直径が、例えば、１〜１０ｍｍ程度の小さくなったところで、ガラス塊Ｌを切断落下させて、引落し装置２５のガラス受け容器２６で受ける。

さらに、垂下してくる引落しガラスＨの直径が１〜１０ｍｍ程度になるように維持して、引落し装置２５に引き込む。引落し装置２５は、例えば、ガラス受け容器２６の上方に、ガラス引出しローラ２７とガラス粉砕具２８を有し、ガラス引出しローラ２７は、光ファイバ母材１０の先端部から垂下する引落しガラスＨを所定の速度で引出す。引出された引落しガラスＨは、ガラス粉砕具２８で切断してガラス屑Ｍとし、ガラス受け容器２６内に落し込む。ガラス受け容器２６内に落し込まれたガラス塊Ｌ及びガラス屑Ｍを、重量計３０で計測しておく。また、引落しガラスＨの線径（直径）を外径測定器２９で測定しておく。外径測定器２９は、線引用に既にパスライン上に設置されているものを用いても、もちろん構わない。

引落し装置２５は、ファイバ被覆を塗布する樹脂被覆装置１５の上流側に着脱又は移動可能に設置される。設置する位置は、樹脂被覆装置１５と線引炉１１の間のどこでも構わないが、線引炉１１の直下では引落としガラスがまだ高温であるので、安全面からガラスがある程度冷却された位置、具体的には線引炉１１から２ｍ以上離れた下方である方が好ましい。

上述の引落しガラスＨの引出しは、光ファイバ母材１０の有効部の線引に入る前の非有効部に対するもので、その引出し速度は、０.５ｍ／分以上で行なわれるのが望ましい。この速度以下では、引落しガラスＨの線径が太くなり過ぎ粉砕が困難になり、また、有効部の線引に入るまでの時間がかかりすぎ効率的でない。また、外径測定器２９で測定される引落しガラスＨの外径が、上述した１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲に入るように引出し速度を調整する。なお、引落しガラスＨの引出し速度は、ガラス引出しローラ２７の回転速度から計測することもできるが、ガラス受け容器２６内に落し込まれるガラス屑Ｍの増加重量と外径測定器２９で測定される引落しガラスＨの外径から、より正確に計測することができる。

引落しガラスＨの引出し速度及び外径は、前記のガラス引出しローラ２７の他、光ファイバ母材１０の線引炉１１内での移動速度並びに加熱温度によって変化させることができる。光ファイバ母材１０の移動は、フィーダ装置１３によって制御されるが、引落しガラスＨの外径を一定とすると、その引出し速度を早くするには光ファイバ母材１０の移動速度を速くし、引出し速度を遅くするには光ファイバ母材１０の移動速度を遅くする。また、光ファイバ母材１０の加熱溶融は加熱装置１２によって制御されるが、引落しガラスＨの外径を一定として、その引出し速度を早くするには光ファイバ母材１０の加熱温度を高くし、引出し速度を遅くするには光ファイバ母材１０の加熱温度を低くする。

引落しガラスＨの外径は、外径測定器２９により直接測定することができ、引出し速度は、ガラス屑Ｍの増加重量（引出し量）と外径測定器２９で測定される外径から計測することができる。したがって、引落し装置２５の部分で計測される引落しガラスＨの外径及び引出し重量の双方、又は単独で制御装置３１に入力し、ガラス引出しローラ２７、フィーダ装置１３及び加熱装置１２にフィードバックさせることにより、引落しガラスＨの引出し外径並びに引出し速度を適正に調整維持することができる。

また、光ファイバ母材１０の非有効部の量は予め設定乃至は測定されているので、ガラス受け容器２６内に落し込まれたガラス塊Ｌ及びガラス屑Ｍから、非有効部の引落し総量がリアルタイムで計測され、非有効部の残量が分かる。したがって、有効部の線引開始までの残り時間を知ることができ、線引の安定化に必要な時間を推移し、どの時点から引落しガラスＨの引出し状態から、正規の線引開始のための助走の線引をスタートさせるかを容易に知ることができる。

光ファイバ母材の非有効部が上述の方法により所定量引落とされた後、正規の線引を開始に先立って、引落しガラスＨの引出し外径を細くし、線径が、例えば、１５０μｍ程度に小さくなったところで、引落し装置２５を取外す。この後、線径を細くされたガラスは樹脂被覆装置１５を通過させて、光ファイバＦとしての線引開始の口出しが行なわれる。光ファイバが線引され、光ファイバＦの線径が、例えば、１２５μｍで安定したところで樹脂被覆装置１５に樹脂の供給を開始する。光ファイバＦに被覆を施し、次いで被覆硬化装置１７で被覆を硬化して光ファイバの巻取りパスラインに沿って線引される。

ファイバ被覆が施された光ファイバＦは、複数のガイドローラ１８〜２０を介してキャプスタン装置２１により引取られ、ダンサローラ装置２２で張力を調整されて、巻取りガイドローラ２３をへて巻取りドラム２４に巻取られる。この状態での助走の線引と巻取りが所定時間行なわれ、光ファイバ母材１０の有効部の領域の線引に入り、光ファイバの線径、巻取り速度等が安定した段階で、仮の巻取りドラム２４から正規の製品用の巻取りボビンに交換される。

非有効部の重量が２５００ｇの光ファイバ母材を準備した。有効部を所定の製造線速で線引を安定させる助走には、１２００ｇ程度のガラス重量を必要とする設備に、この光ファイバ母材を負荷した。したがって、２５００ｇ−１２００ｇ＝１３００ｇが、上述したできるだけ早い時間で引落とす引落しガラスＨとされる重量となる。このときの引落しガラスＨの直径を３〜５ｍｍとし、引落し速度を２〜６ｍ／分とすると、この非有効部の１３００ｇを引落とす時間はガラス塊落下から１５分程度となる。一方、非有効部の引落し終了後の線引開始から有効部の製品線引を開始するまでの時間は、約３０分程度であった。この場合、非有効部のガラス塊落下時点から有効部の線引開始までの合計時間は、１５分＋３０分＝４５分である。

この方法及び装置を用いない場合は、ガラス塊落下から有効部の線引開始までの合計時間は、約８０分を要していた。すなわち、本発明の方法で行なうと、ガラス塊落下から有効部の線引開始までの合計時間は、８０分−４５分＝３５分短縮することができた。また、ファイバ被覆用の被覆樹脂材の使用量を、１.８ｋｇほど低減することができ、これによる費用削減を図ることもできる。さらに、非有効部の追加加工を行なわないので、追加加工工程を必要とせず、また、この加工により光ファイバ母材の不良発生がなくなり、生産性の向上を図ることができる。

本発明の最良の実施形態を説明する図である。 背景技術を説明する図である。

符号の説明

１０…光ファイバ母材、１１…線引炉、１２…加熱装置、１３…フィーダ装置、１４…冷却装置、１５…樹脂被覆装置、１６…液状樹脂、１７…被覆硬化装置、１８、１９，２０…ガイドローラ、２１…キャプスタン装置、２２…ダンサローラ装置、２３…巻取りガイドローラ、２４…巻取りドラム、２５…引落し装置、２６…ガラス受け容器、２７…ガラス引出しローラ、２８…ガラス粉砕具、２９…外径測定器、３０…重量計、３１…制御装置。

Claims (7)

1. 光ファイバ母材の先端部を線引炉で加熱溶融して線引する光ファイバの製造方法であって、前記光ファイバ母材先端の不要部を加熱溶融し、ガラス塊を落下させた後に、前記先端の不要部を直径１ｍｍ〜１０ｍｍの太さで引落としガラスを所定量引出し、その後、所定の直径で線引の口出しを行なうことを特徴とする光ファイバの製造方法。
2. 前記引落としガラスを引出しながら粉砕することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
3. 前記引落としガラスの引出し速度が、０.５ｍ／分以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバの製造方法。
4. 前記引落としガラスのガラス径及び／又は引出し重量を計測して、前記引出し速度を制御することを特徴とする請求項３に記載の光ファイバの製造方法。
5. 前記引落としガラスのガラス径及び／又は引出し重量を計測して、ガラス母材を吊下げているフィーダ装置にフィードバックすることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバの製造方法。
6. 前記引落としガラスのガラス径及び／又は引出し重量を計測して、線引炉の加熱装置にフィードバックすることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバの製造方法。
7. 光ファイバ母材の先端部を線引炉で加熱溶融して線引する光ファイバの製造装置であって、前記光ファイバ母材先端の不要部を加熱溶融し、ガラス塊を落下させた後に、前記先端の不要部を直径１ｍｍ〜１０ｍｍの太さで引落としガラスを所定量引出し、引出された前記引落としガラスを粉砕する装置が、着脱又は移動可能に設置されていることを特徴とする光ファイバの製造装置。

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