JP2011079680A - 光ファイバの線引方法 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間にかつ円滑に定常線引を開始し、生産性を向上させることができる光ファイバの線引方法を提供する。
【解決手段】光ファイバ母材１２を加熱炉１３により加熱して軟化した部分を線引して、光ファイバ１４を製造する光ファイバ１４の線引方法であって、光ファイバ母材１２の線引開始端１２ａ側の形状によって、加熱炉１３の加熱温度または加熱炉１３に対する光ファイバ母材１２の初期位置の少なくとも何れか一方を変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバ母材を線引して光ファイバを製造する光ファイバの線引方法に関する。

光ファイバ母材を加熱して線引し、光ファイバを製造する工程において、光ファイバの設定線速と実際線速との線速差に基づいて、または、線速差と実際線速の単位時間当たりの変化量とに基づいて、光ファイバ母材の供給速度を制御する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、光ファイバの線引速度の一定時間当たりの変化量を設定し、設定変化量と、線引速度の実際の変化量との差に基づいて、線引される光ファイバ母材の加熱炉への供給速度を制御する方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１０−８１５３８号公報 特開２００１−３１４４１号公報

上記の技術によれば、光ファイバの実際線速に基づいて光ファイバ母材の加熱炉への供給速度を制御し、実際線速を早期に設定線速に近づけることができる。
ところで、初期線引時における線速の上昇は、加熱炉の加熱によって光ファイバ母材が軟化するガラスの量によって決まる。したがって、初期線引時に所定量のガラスが軟化されれば、線速は適度に上昇し、設定線速への調整も円滑に行うことができる。

しかし、光ファイバ母材の線引開始端の太さなどの形状に比較的大きなばらつきが存在すると、ガラスの軟化不足が生じたり、あるいは必要量以上にガラスが軟化することがある。すると、光ファイバの実際線速に基づいて光ファイバ母材の加熱炉への供給速度を制御しても、線速上昇に時間がかかり過ぎたり、線速上昇が大きすぎたりしてしまい、何れの場合も設定線速での定常線引への調整に時間がかかり、定常線引を円滑に開始することが困難となる。

本発明の目的は、短時間にかつ円滑に定常線引を開始し、生産性を向上させることができる光ファイバの線引方法を提供することにある。

上記課題を解決することのできる本発明の光ファイバの線引方法は、光ファイバ母材を加熱炉により加熱して軟化した部分を線引し、光ファイバを製造する光ファイバの線引方法であって、
前記光ファイバ母材の線引開始端側の形状を標準形状と比較し、その比較結果によって、前記加熱炉の加熱温度または前記加熱炉に対する前記光ファイバ母材の初期位置の少なくとも何れか一方を、前記標準形状の場合から変更することを特徴とする。

本発明の光ファイバの線引方法において、前記光ファイバ母材の線引開始端側の所定位置における径が前記標準形状の径より大きい場合には、前記加熱炉の加熱温度を標準より下げるか、または、前記加熱炉に対する前記光ファイバ母材の初期位置を上げることが好ましい。

本発明の光ファイバの線引方法において、前記光ファイバ母材の線引開始端側の所定位置における径が前記標準形状の径より小さい場合には、前記加熱炉の加熱温度を標準より上げるか、または、前記加熱炉に対する前記光ファイバ母材の初期位置を下げることが好ましい。

本発明の光ファイバの線引方法によれば、光ファイバ母材の線引開始端側の形状によって、加熱炉の加熱温度または加熱炉に対する光ファイバ母材の初期位置の少なくとも何れか一方を変更することにより、光ファイバ母材の線引開始時におけるガラスの軟化量を線引開始端の形状に影響されることなく、略一定とすることができる。
これにより、線引開始時に、軟化不足が生じたり、あるいは必要量以上に軟化されるような不具合をなくすことができ、短時間にかつ円滑に定常線引を開始し、生産性を向上させることができる。

本発明に係る光ファイバの線引方法が実施可能な線引装置の一例を示す概略構成図である。 光ファイバ母材の線引開始端の形状を示す光ファイバ母材の一部の側面図である。 従来方法及び本実施形態の製造方法により初期線引きした場合の時間と線速との関係を示すグラフである。

以下、本発明に係る光ファイバの線引方法の実施の形態の例について、図面を参照して説明する。
図１は光ファイバ線引装置１０の基本構成を示している。図１に示すように、母材供給装置１１に保持された光ファイバ母材１２は、加熱炉１３に供給され、加熱して線引されて光ファイバ１４となる。線引された光ファイバ１４は、外径測定器１５により外径がオンライン測定され、その測定値がキャプスタン１６にフィードバックされて外径が一定になるように制御される。そして、光ファイバ１４は冷却装置１７において冷却され、コーティングダイス１８によりコーティング樹脂液が塗布される。次に、樹脂硬化炉１９によりコーティング樹脂が加熱硬化され、光ファイバ素線２０となる。そして、光ファイバ素線２０は、キャプスタン１６を経て巻取機２１により巻き取られる。

母材供給装置１１は、ドライバ２２からの電気信号に基づいて回転するモータ２３により、光ファイバ母材１２を加熱炉１３に供給する。また、ドライバ２２は、制御部２４からの指示によりモータ２３に送るべき電気信号を出力する。
この制御部２４は、例えば、キャプスタン１６の回転速度から求めた光ファイバ１４の実測線速が目標線速となるように制御しながら、加熱炉１３の温度または加熱炉１３に対する光ファイバ母材１２の位置を調整する。

次に、上記の光ファイバ線引装置１０を用いて光ファイバ１４を線引する方法について説明する。
まず、光ファイバ母材１２を母材供給装置１１に保持させ、光ファイバ母材１２を加熱炉１３に導入する。
これにより、光ファイバ母材１２の下端の線引開始端１２ａを、加熱炉１３の加熱領域に配置させる。

光ファイバ母材１２は、その線引開始端１２ａに太さなどの形状のばらつきが存在する場合がある。例えば、図２（ａ）に示すように、線引開始端１２ａが標準形状である光ファイバ母材１２に対して、図２（ｂ）に示すように、線引開始端１２ａが細くなっていたり、あるいは、図２（ｃ）に示すように、線引開始端１２ａが太くなっている場合がある。

なお、線引開始端１２ａの下端は母材形成時のガラスロッドを切断した箇所であり、その径Ｄは母材によらず一定（例えば、４０ｍｍ程度）とされている。線引開始端１２ａの形状が標準形状より細いまたは太いという判断は、例えば光ファイバ母材１２の長手方向２ｍｍ毎に線引開始端１２ａの径を測定しておき、線引開始端１２ａの下端の径Ｄを基準にして、線引開始端１２ａの径の変化を調べることにより行うことができる。つまり、線引開始端１２ａの形状を所定の寸法で測定し、その平均的な形状（標準形状）を求め、標準形状と比較して標準形状より細いか太いかを判断すれば良い。より簡便には、所定位置の径で代用して判断することも可能であり、例えば線引開始端１２ａの長手方向所定位置（例えば母材下端の切断面から１０ｍｍの位置）における径を測定し、その平均値を標準径として、標準径と比較して標準径より細いか太いかを判断すれば良い。標準形状や標準径は、母材外径などの目標設計値によっても異なるので、母材外径毎に設定することが必要となる。
例えば、母材径を１４５ｍｍとし、下端から１０ｍｍ上の位置を所定位置としたとき、標準径は５０ｍｍ±２ｍｍとなる。本実施形態では、この標準径より実際の径が細いか太いかを判断し、制御パラメータを変更している。

図２において、標準形状の（ａ）に対して、（ｂ）では端部に向かって細くなり始める位置が上方であり、線引開始端１２ａの体積が（ａ）のものより小さい。また、（ｃ）では端部に向かって細くなり始める位置が（ａ）より下方であり、線引開始端１２ａの体積が（ａ）のものより大きい。
なお、図２において標準径を定めた場合も、標準径である（ａ）に対して（ｂ）は径が小さく、（ｃ）は径が大きくなっている。

本実施形態では、加熱炉１３による光ファイバ母材１２の加熱温度を、光ファイバ母材１２の線引開始端１２ａの外径に応じて予め設定した補正値によって変更する。

表１は、加熱炉１３の温度変更時に用いる補正用テーブルである。

表１に示すように、光ファイバ母材１２が標準径（図２（ａ）参照）の範囲である場合、補正値を±０℃とし、加熱炉１３による光ファイバ母材１２の加熱温度を標準温度とする。これに対して、光ファイバ母材１２の線引開始端１２ａが小径（図２（ｂ）参照）であり、標準径の範囲から外れている場合、補正値を＋２０℃として加熱炉１３による光ファイバ母材１２の加熱温度を補正して標準温度よりも２０℃だけ上昇させる。また、光ファイバ母材１２の線引開始端１２ａが大径（図２（ｃ）参照）であり、標準径の範囲から外れている場合、補正値を−２０℃として加熱炉１３による光ファイバ母材１２の加熱温度を補正して標準温度よりも２０℃だけ下降させる。

なお、補正用テーブルの補正値は、標準径に対する小径または大径の程度によって段階的に設定されていても良い。また、小径または大径の程度によって連続的に変化する補正値が設定されていても良い。

上記のように、光ファイバ母材１２を母材供給装置１１に保持させ、光ファイバ母材１２を加熱炉１３に導入したら、加熱炉１３によって加熱して下方に引き延ばして細径化する。

光ファイバ母材１２は、その線引開始端１２ａ側の所定位置における径が標準径より大径である場合には、加熱炉１３の加熱温度が標準温度より下げられ、また、線引開始端１２ａ側の所定位置における径が標準形状より小径である場合には、加熱炉１３の加熱温度が標準温度より上げられている。このようにして、径が細い場合には温度を上げてガラスの軟化量を増やし、径が太い場合には温度を下げてガラスの軟化量を減らすことにより、加熱炉１３内での光ファイバ母材１２の線引開始時におけるガラスの軟化量は、その線引開始端１２ａの形状に影響されることなく、略一定とされるので、標準形状の場合と同じように線速を上昇させることができる。

細径化されたガラスは、その後、冷却装置１７によって冷却し、コーティングダイス１８によりコーティング樹脂液を塗布し、樹脂硬化炉１９によりコーティング樹脂を加熱硬化させて光ファイバ素線２０とし、巻取機２１により巻き取る。

このように、上記実施形態の光ファイバの線引方法によれば、光ファイバ母材１２の線引開始端１２ａ側の形状によって、加熱炉１３の加熱温度を変更することにより、光ファイバ母材１２の線引開始時におけるガラスの軟化量を線引開始端１２ａの形状に影響されることなく、略一定とすることができる。
これにより、線引開始時に、軟化不足が生じたり、あるいは必要量以上に軟化されたりするような不具合をなくすことができ、短時間にかつ円滑に定常線引を開始し、生産性を向上させることができる。

なお、上記実施形態では、光ファイバ母材１２の線引開始端１２ａの形状に応じて加熱炉１３の温度を調整したが、加熱炉１３に対する光ファイバ母材１２の初期位置を、光ファイバ母材１２の線引開始端１２ａの形状に応じて予め設定した補正値によって変更しても良い。

例えば、位置補正の補正用テーブルを表２に示す。

表２に示すように、光ファイバ母材１２が標準径（図２（ａ）参照）の範囲である場合、補正値を±０ｍｍとし、光ファイバ母材１２の加熱炉１３に対する初期位置を標準位置とする。これに対して、光ファイバ母材１２の線引開始端１２ａが標準径よりも小径（図２（ｂ）参照）であり、標準径の範囲から外れている場合、補正値を＋２０ｍｍとして光ファイバ母材１２の加熱炉１３に対する初期位置を標準位置よりも２０ｍｍだけ下方へ変更する。また、光ファイバ母材１２の線引開始端１２ａが標準径よりも大径（図２（ｃ）参照）であり、標準径の範囲から外れている場合、補正値を−２０ｍｍとして光ファイバ母材１２の加熱炉１３に対する初期位置を標準位置よりも２０ｍｍだけ上方位置へ変更する。

なお、位置補正を行う場合も、補正用テーブルの補正値は、標準径に対する小径または大径の程度によって段階的に設定されていても良い。また、小径または大径の程度によって連続的に変化する補正値が設定されていても良い。

このように、加熱炉１３に対する光ファイバ母材１２の初期位置を補正することにより、加熱炉１３内での光ファイバ母材１２の線引開始時におけるガラスの軟化量を、その線引開始端１２ａの形状に影響されることなく、略一定とすることができる。
これにより、線引開始時に、軟化不足が生じたり、あるいは必要量以上に軟化されるような不具合をなくすことができ、短時間にかつ円滑に定常線引を開始し、生産性を向上させることができる。

なお、上記実施形態における補正値は一例であり、光ファイバ母材１２の外径や光ファイバ１４の線引速度等の線引条件に応じて適宜変更される。
また、加熱炉の温度変更と、加熱炉に対する光ファイバ母材の位置変更を、組み合わせて同時に行ってもよい。

また、図３は、母材形状によらず加熱温度や母材の初期位置の条件を一定とした従来方法により初期線引きした場合（Ａ１，Ａ２）と、本実施形態の製造方法により初期線引きした場合（Ｂ）の、時間と線速との関係を示すグラフである。

線引開始端が標準形状より太い母材を用いて従来方法にて初期線引きを行う場合、ガラスの軟化量が標準より多くなり、図３中Ａ１で示すように、線速が上がり過ぎやすく、安定しにくい。
線引開始端が標準形状より細い母材を用いて従来方法にて初期線引きを行う場合、ガラスの軟化量が標準より少なくなり、図３中Ａ２で示すように、線速が上がりにくい。
このように、従来方法では、何れも線速が所定の目標線速まで到達して安定するまでに時間がかかり、歩留りが悪化する場合がある。

本実施形態の製造方法によれば、線引開始端の形状に応じて加熱温度や母材の初期位置を変更してガラスの軟化量を略一定にしているので、図３中Ｂで示すように、線速が上がり過ぎずに所定の目標線速まで素早く到達して安定する。本実施形態の製造方法によれば、従来法による場合と比較し、良品となる目標線速に到達するまでにかかる時間を短縮させることができる。

１２：光ファイバ母材、１２ａ：線引開始端、１３：加熱炉、１４：光ファイバ

Claims (3)

1. 光ファイバ母材を加熱炉により加熱して軟化した部分を線引し、光ファイバを製造する光ファイバの線引方法であって、
   前記光ファイバ母材の線引開始端側の形状を標準形状と比較し、その比較結果によって、前記加熱炉の加熱温度または前記加熱炉に対する前記光ファイバ母材の初期位置の少なくとも何れか一方を、前記標準形状の場合から変更することを特徴とする光ファイバの線引方法。
2. 請求項１に記載の光ファイバの線引方法であって、
   前記光ファイバ母材の線引開始端側の所定位置における径が前記標準形状の径より大きい場合には、前記加熱炉の加熱温度を標準より下げるか、または、前記加熱炉に対する前記光ファイバ母材の初期位置を上げることを特徴とする光ファイバの線引方法。
3. 請求項１に記載の光ファイバの線引方法であって、
   前記光ファイバ母材の線引開始端側の所定位置における径が前記標準形状の径より小さい場合には、前記加熱炉の加熱温度を標準より上げるか、または、前記加熱炉に対する前記光ファイバ母材の初期位置を下げることを特徴とする光ファイバの線引方法。

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