JP6887207B2 - 光ファイバの製造装置および光ファイバの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバの製造装置および光ファイバの製造方法に関する。

一般的に、光ファイバは、ガラスからなる光ファイバ母材を加熱炉にて加熱延伸し、そこから鉛直下方に引き出すことによって製造される。引き出された光ファイバは、加熱炉の略鉛直下方に設置された引取装置によって引き取られた後にその外周に硬化性樹脂等からなる被覆が形成され、巻取装置によって巻き取られる（特許文献１）。この工程は線引工程とも呼ばれ、光ファイバの製造装置を用いて実施される。

引き出された直後の光ファイバは、加熱されたガラスからなるために高温である。そのため、光ファイバの外周に被覆となる樹脂を良好な状態に付着させるには、樹脂を付着させる前に光ファイバの温度を制御する必要がある。光ファイバの温度を制御する方法としては、光ファイバを引き出してから樹脂を付着するまでの時間を長くし、樹脂を付着させるまでに光ファイバの温度が十分に低下するようにする方法がある。この方法を実現するために、光ファイバの線引き速度を遅くする方法がある。しかしながら、線引き速度を遅くすると、光ファイバの製造性が低下する。

樹脂を付着させるまでの時間に光ファイバの温度が十分に低下する他の方法として、引き出し後、樹脂を付着させるまでに光ファイバが進行する経路を長くする方法もある。しかしながら、経路を長くするために、たとえば光ファイバの製造装置が設置される建屋の高さを高くする方法を採用すると、建屋の新設や増築が必要となるため、設備コストの面で困難性がある。

これに対して、光ファイバを冷却することによって、樹脂を付着させる前の光ファイバの温度を制御する方法が開示されている。なお、光ファイバを急冷させると、光ファイバの伝送損失が増加する場合がある。そこで、伝送損失の増加を抑制するために、引き出された光ファイバを熱処理炉によってアニールし、その後強制冷却する方法も開示されている（特許文献２）。

また、光ファイバの進行する方向を方向変換器によって変換し、光ファイバが進行する経路を長くする方法も開示されている（特許文献３、４）。これらの技術によれば、限られた高さの建屋において、経路を長くすることができる。たとえば、特許文献３では、光ファイバを一度下方に向かって進行させた後、上方に向かって進行させることを１回以上行い、またはその途中で左右に進行させている。そして、この経路の途中で加熱や冷却を行っている。

特開２００３−１４６７０８号公報 特許第４２４４９２５号公報 米国特許出願公開第２０１７／００７３２６５号明細書 特開２０１７−１６００５９号公報

しかしながら、特許文献３、４に開示される技術は、依然として改善の余地がある。たとえば、特許文献３のように、光ファイバの進行方向を上下方向に変換する場合、特に線引き工程の初期において、引き出した光ファイバの先端を上下の方向変換器に交互に取り回す作業が必要となる。この作業を作業員が行う場合、作業員は階段などの昇降手段を用いて建屋内を昇降し、取り回しをするという煩雑な作業が必要となる。また、特許文献３では、光ファイバをチャンバ内にて左右方向に進行させているが、チャンバ内のため、経路の延長には制限がある。また、特許文献４のように光ファイバの進行方向を変換する場合、方向変換器を挟んだ上下で、光ファイバが下方に進行する位置が水平面内においてずれている。その結果、方向変換器より下の部分を設置し直したり新設したりするなど、既存の製造装置を大幅に改造したり製造装置を新設したりする必要がある。そのため、設備コストの面で困難性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、設備コストや作業負荷を抑制しながら良質の光ファイバを製造できる光ファイバの製造装置および光ファイバの製造方法を提供することにある。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る光ファイバの製造装置は、３階以上の建屋の上層階に設置され、光ファイバ母材を加熱延伸する加熱炉と、前記上層階より下方の下層階において前記加熱炉の下方に設置され、前記加熱延伸された光ファイバ母材から引き出された光ファイバを引き取る引取装置と、前記上層階と前記下層階との間に位置する少なくとも一つの中層階に設置され、前記光ファイバ母材から前記引取装置に引き取られる途中の前記光ファイバの進行方向を、該中層階における所定位置において、該中層階の床に沿った方向に変換し、該光ファイバを所定距離だけ進行させた後に前記所定位置側に向かって折り返し、その後さらに前記光ファイバの進行方向を前記引取装置に向かう方向に変換する経路延長装置と、を備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバの製造装置は、前記中層階の少なくとも一つに設置され、前記床に沿った方向に進行する前記光ファイバの温度を制御する少なくとも一つの温度制御装置を備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバの製造装置は、前記温度制御装置の少なくとも一つは前記光ファイバを加熱することを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバの製造装置は、前記温度制御装置の少なくとも一つは光ファイバを冷却することを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバの製造装置は、複数の前記温度制御装置を備え、前記複数の温度制御装置は、前記光ファイバが前記光ファイバ母材側よりも前記引取装置側において温度が低くなるように設置されていることを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバの製造装置は、前記光ファイバの経路における前記経路延長装置と前記引取装置との間において、前記光ファイバの外周に被覆を形成する被覆形成装置を備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバの製造装置は、前記光ファイバの経路における前記加熱炉と前記経路延長装置との間において、前記光ファイバの外周に耐熱性の保護層を形成する保護膜形成装置を備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバの製造装置は、前記経路延長装置は、前記光ファイバの進行方向を、前記中層階の床に沿った方向に複数回変換するように構成されていることを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバの製造方法は、３階以上の建屋の上層階において、光ファイバ母材を加熱延伸する工程と、前記上層階より下方の下層階において、前記加熱延伸された光ファイバ母材から引き出された光ファイバを引き取る工程と、を含み、前記上層階と前記下層階との間に位置する少なくとも一つの中層階において、前記光ファイバ母材から引き取られる途中の前記光ファイバの進行方向を、該中層階における所定位置から、該中層階の床に沿った方向に変換し、該光ファイバを所定距離だけ進行させた後に前記所定位置側に向かって折り返し、その後さらに前記光ファイバの進行方向を引き取る方向に変換することを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバの製造方法は、前記中層階の少なくとも一つにおいて、前記床に沿った方向に進行する前記光ファイバの温度を制御することを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバの製造方法は、前記光ファイバに対して加熱および冷却の少なくとも一つを行うことを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバの製造方法は、前記光ファイバ母材側よりも前記光ファイバを引き取る側において温度が低くなるように前記光ファイバの温度を制御することを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバの製造方法は、前記光ファイバの進行方向を引き取る方向に変換してから前記光ファイバを引き取るまでの間に、前記光ファイバの外周に被覆を形成することを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバの製造方法は、前記光ファイバの進行方向を変換する前に、前記光ファイバの外周に耐熱性の保護層を形成することを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバの製造方法は、前記光ファイバの進行方向を、前記中層階の床に沿った方向に複数回変換することを特徴とする。

本発明によれは、設備コストや作業負荷を抑制しながら良質の光ファイバを製造できるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る光ファイバの製造装置の構成およびこれを用いた製造方法を示す模式図である。 図２は、図１に示す光ファイバの製造装置を用いた別の製造方法の一例を示す模式図である。 図３は、経路延長装置および温度制御装置の変形例１を示す模式図である。 図４は、経路延長装置および温度制御装置の変形例２を示す模式図である。 図５は、経路延長装置の変形例３を示す模式図である。 図６は、経路延長装置の変形例４を示す模式図である。 図７は、光ファイバの製造装置の変形例を示す模式図である。

以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一又は対応する構成要素には適宜同一の符号を付している。また、図中で適宜ｘｙｚ座標軸を示し、これにより方向を説明する。

図１は、実施形態に係る光ファイバの製造装置の構成およびこれを用いた製造方法を示す模式図である。光ファイバの製造装置１００（以下、適宜製造装置１００とする）は、建屋Ｂ内に設置されている。建屋Ｂは、１階Ｌ１、２階Ｌ２、３階Ｌ３、４階Ｌ４、５階Ｌ５を有する３階以上の建屋である。各階はｘｙ面と略平行に広がる床Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５をそれぞれ有する。ｘｙ面は水平な面であり、＋ｚ方向は鉛直方向下方である。

製造装置１００は、加熱炉１０と、経路延長装置２０、３０、４０と、下部装置５０と、温度制御装置６１、６２、６３と、を備える。

加熱炉１０は、上層階である５階Ｌ５に設置されている。加熱炉１０は、ヒータ１１を有する公知の構造の加熱炉である。加熱炉１０は、公知の石英系ガラス等からなる光ファイバ母材Ｐがセットされ、これを加熱延伸する。これにより、ガラス光ファイバである光ファイバＯＦ１が引き出される。ガラス光ファイバは、外周に被覆が形成される前の、全体がガラスで構成されている状態の光ファイバである。

下部装置５０は、５階Ｌ５より下方の下層階である１階Ｌ１に設置されている。下部装置５０は、被覆形成装置５１と、引取装置５２と、巻取装置５３と、を備える。

被覆形成装置５１は、加熱炉１０の略鉛直下方に設置されており、光ファイバＯＦ１の経路における経路延長装置４０と引取装置５２との間に配置されている。被覆形成装置５１は、経路延長装置４０と引取装置５２との間において、光ファイバ母材Ｐから引き出された光ファイバＯＦ１の外周に被覆を形成し、被覆された光ファイバＯＦ２とする装置である。被覆形成装置５１は、たとえば紫外線硬化性樹脂を光ファイバＯＦ１の外周に塗布する樹脂塗布装置と、塗布された紫外線硬化性樹脂を硬化させて被覆とする紫外線光源とを備えている公知の装置である。

引取装置５２は、加熱炉１０および被覆形成装置５１の略鉛直下方に設置されている。引取装置５２は、光ファイバ母材Ｐから引き出された光ファイバＯＦ１に被覆が形成され光ファイバＯＦ２を下方に引き取る。引取装置５２は引取ローラと引取ローラを回転駆動する駆動源とを備えた公知の装置である。なお、引取装置５２によって引き取られた光ファイバＯＦ２は、その進行方向が、５階Ｌ５の別の位置に設置された巻取装置５３へ進行する方向に変換される。

なお、床Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５には、それぞれ、加熱炉１０から引取装置５２まで光ファイバＯＦ１が下方（＋ｚ方向）に進行するための貫通孔が形成されている。

巻取装置５３は、光ファイバＯＦ２を巻取ボビンに巻き取る装置であり、巻取ボビンを回転駆動する駆動源を備えた公知の装置である。なお、引取装置５２と巻取装置５３との間には、引取装置５２から巻取装置５３へ光ファイバＯＦ２をガイドするガイドロールが適宜設けられる。

経路延長装置２０、３０、４０は、それぞれ、上層階と下層階との間に位置する中層階である４階Ｌ４、３階Ｌ３、２階Ｌ２にそれぞれ設置されている。

経路延長装置２０は、方向変換器２１、２２、２３を有している。光ファイバＯＦ１は光ファイバ母材Ｐから引き出された後、床Ｆ５の貫通孔を通過して４階Ｌ４の方向変換器２１に到達する。方向変換器２１は、光ファイバ母材Ｐから引取装置５２に引き取られる途中の光ファイバＯＦ１の進行方向を、４階Ｌ４の所定位置において、床Ｆ４に沿った方向に変換する。本実施形態では、方向変換器２１は光ファイバＯＦ１の進行方向を＋ｚ方向から＋ｘ方向に沿った方向に変換する。ここで、床に沿った方向とは、床に平行な方向だけでなく、床に対してある程度傾いた方向も含む。同様に、或る方向に沿った方向とは、或る方向に平行な方向だけでなく、或る方向に対してある程度傾いた方向も含む。

方向変換器２２は、方向変換器２１に対して＋ｘ方向に離間した位置に配置されている。方向変換器２１および方向変換器２２は、光ファイバＯＦ１を第１の所定距離だけ進行させる。方向変換器２２は、光ファイバＯＦ１の進行方向を＋ｘ方向から−ｘ方向に変換し、前記所定位置側に向かって折り返す。

方向変換器２３は、方向変換器２２の下方に設置されている。方向変換器２３は、光ファイバＯＦ１の進行方向を引取装置５２に向かう方向（＋ｚ方向）に変換する。方向変換器２３が光ファイバＯＦ１の進行方向を変換する位置は、方向変換器２１が光ファイバＯＦ１の進行方向を変換する前記所定位置の鉛直方向直下であることが好ましいが、引取装置５２が光ファイバＯＦ１を引き取れる程度であれば、前記所定位置に対して水平方向にずれていてもよい。その後、光ファイバＯＦ１は床Ｆ４に形成された貫通孔を通過して３階Ｌ３に進む。

経路延長装置３０は、方向変換器３１、３２、３３を有している。方向変換器３１は、方向変換器２３の下方に設置されており、光ファイバＯＦ１の進行方向を、３階Ｌ３の所定位置において、床Ｆ３に沿った方向に変換する。本実施形態では、方向変換器３１は光ファイバＯＦ１の進行方向を＋ｚ方向から＋ｘ方向に沿った方向に変換する。

方向変換器３２は、方向変換器３１に対して＋ｘ方向に離間した位置に配置されている。方向変換器３１および方向変換器３２は、光ファイバＯＦ１を第２の所定距離だけ進行させる。方向変換器３２は、光ファイバＯＦ１の進行方向を＋ｘ方向から−ｘ方向に変換し、前記所定位置側に向かって折り返す。

方向変換器３３は、方向変換器３２の下方に設置されている。方向変換器３３は、光ファイバＯＦ１の進行方向を引取装置５２に向かう方向（＋ｚ方向）に変換する。方向変換器３３が光ファイバＯＦ１の進行方向を変換する位置は、方向変換器３１が光ファイバＯＦ１の進行方向を変換する前記所定位置の鉛直方向直下であることが好ましいが、引取装置５２が光ファイバＯＦ１を引き取れる程度であれば、前記所定位置に対して水平方向にずれていてもよい。その後、光ファイバＯＦ１は床Ｆ３に形成された貫通孔を通過して２階Ｌ２に進む。

経路延長装置４０は、方向変換器４１、４２、４３を有している。方向変換器４１は、光ファイバＯＦ１の進行方向を、２階Ｌ２の所定位置において、床Ｆ２に沿った方向に変換する。本実施形態では、方向変換器４１は光ファイバＯＦ１の進行方向を＋ｚ方向から＋ｘ方向に沿った方向に変換する。

方向変換器４２は、方向変換器４１に対して＋ｘ方向に離間した位置に配置されている。方向変換器４１および方向変換器４２は、光ファイバＯＦ１を第３の所定距離だけ進行させる。方向変換器４２は、光ファイバＯＦ１の進行方向を＋ｘ方向から−ｘ方向に変換し、前記所定位置側に向かって折り返す。

方向変換器４３は、方向変換器４２の下方に設置されている。方向変換器４３は、光ファイバＯＦ１の進行方向を引取装置５２に向かう方向（＋ｚ方向）に変換する。方向変換器４３が光ファイバＯＦ１の進行方向を変換する位置は、方向変換器４１が光ファイバＯＦ１の進行方向を変換する前記所定位置の鉛直方向直下であることが好ましいが、引取装置５２が光ファイバＯＦ１を引き取れる程度であれば、前記所定位置に対して水平方向にずれていてもよい。その後、光ファイバＯＦ１は床Ｆ２に形成された貫通孔を通過して１階Ｌ１の下部装置５０に進む。

方向変換器２１、２２、２３、３１、３２、３３、４１、４２、４３は、ガラス光ファイバである光ファイバＯＦ１が折れないようにその進行方向を変換するものである。方向変換器２１、２２、２３、３１、３２、３３、４１、４２、４３としては、特許文献３に示す流体ベアリングや、特許文献４に示す、流体によって光ファイバＯＦ１を浮上させる機構を有するものなどの、非接触型のものを採用できる。また、光ファイバＯＦ１が接触しても破損しないような柔らかい材質や、光ファイバＯＦ１がその表面を滑らかに滑ることができる材質などからなるガイドロールを備え、そのガイドロールに光ファイバＯＦ１を接触させて進行方向を変換する機構を有する方向変換器を採用してもよい。

つぎに、温度制御装置６１、６２、６３について説明する。温度制御装置６１は、４階Ｌ４の方向変換器２１、２３と方向変換器２２との間に設置されている。温度制御装置６１は、方向変換器２１、２３と方向変換器２２との間で床Ｆ４に沿った方向に進行する光ファイバＯＦ１の温度を制御する。温度制御装置６２は、３階Ｌ３の方向変換器３１、３３と方向変換器３２との間に設置されている。温度制御装置６２は、方向変換器３１、３３と方向変換器３２との間で床Ｆ３に沿った方向に進行する光ファイバＯＦ１の温度を制御する。温度制御装置６３は、２階Ｌ２の方向変換器４１、４３と方向変換器４２との間に設置されている。温度制御装置６３は、方向変換器４１、４３と方向変換器４２との間で床Ｆ２に沿った方向に進行する光ファイバＯＦ１の温度を制御する。

温度制御装置６１は、加熱炉１０よりも低く、室温よりも高い温度に光ファイバＯＦ１の温度を制御する。温度制御装置６１は、たとえば光ファイバＯＦ１を加熱してアニールできる公知の構成のアニール炉である。温度制御装置６２は、温度制御装置６１よりも低く、室温よりも高い温度に光ファイバＯＦ１の温度を制御する。温度制御装置６２は、たとえば光ファイバＯＦ１を自然冷却できる公知の構成の冷却路である。温度制御装置６３は、温度制御装置６２よりも低く、室温よりも高い温度に光ファイバＯＦ１の温度を制御する。温度制御装置６３は、たとえば光ファイバＯＦ１を強制的に冷却できる公知の構成の冷却装置である。なお、温度制御装置６１、６２、６３のそれぞれは長手方向において温度勾配を有していてもよい。このように、温度制御装置６１、６２、６３は、光ファイバＯＦ１が光ファイバ母材Ｐ側よりも引取装置５２側において温度が低くなるように設置される。

製造装置１００によって光ファイバＯＦ２を製造する工程を以下に説明する。本製造工程では、５階Ｌ５に設置された加熱炉１０が光ファイバ母材Ｐを加熱延伸する。そして、１階Ｌ１に設置された下部装置５０において、被覆形成装置５１が、光ファイバ母材Ｐから引き出された光ファイバＯＦ１の外周に被覆を形成し、引取装置５２が、光ファイバＯＦ２を下方に引き取り、巻取装置５３が光ファイバＯＦ２を巻き取る。

このとき、４階Ｌ４、３階Ｌ３、２階Ｌ２のそれぞれに設置された経路延長装置２０、３０、４０のそれぞれにおいて、光ファイバＯＦ１の進行方向を、各階の床面に沿った方向に変換する。そして、光ファイバＯＦ１を所定距離だけ進行させた後に折り返し、その後、進行方向を引取装置５２に向かう方向に変換する。

製造装置１００では、引取装置５２が加熱炉１０の略鉛直下方に設置されており、既存の製造装置と同様の構造である。したがって、既存の製造装置を大幅に改造したり製造装置を新設したりする必要がなく実施することができるので、設備コストを抑制できる。そして、光ファイバ母材Ｐから引取装置５２に引き取られる途中の光ファイバの進行方向を変換し、中層階である４階Ｌ４、３階Ｌ３、２階Ｌ２の各床に沿った方向に進行させた後に折り返し、再び進行方向を引取装置５２に向かう方向に変換している。これによって、容易に光ファイバＯＦ１の経路を長くできる。また、製造装置１００は、既存の製造装置の各中層階に経路延長装置を増設するだけで構成できるので、設備コストを抑制できる。また、４階Ｌ４を例に説明すると、線引き工程の初期において、引き出した光ファイバＯＦ１の先端を方向変換器２１、２２、２３に取り回す作業を作業員が行う場合、作業員は単に４階Ｌ４内で床Ｆ４を移動して取り回しを行えばよいので、作業が容易であり、作業負荷が大幅に低減される。また、加熱炉１０から被覆形成装置５１までの光ファイバＯＦ１の経路を長くしたので、被覆形成装置５１において良質な被覆を形成できる。さらに、経路を長くしたことで、光ファイバＯＦ１を適正に温度制御することができるので、伝送損失の増加を抑制することができる。なお、本実施形態では、温度制御装置６１、６２、６３によって光ファイバＯＦ１の温度をより一層好適に制御できるので、線引き速度を増加させて製造性を高めつつ伝送損失の増加を抑制することができる。温度制御装置６１、６２、６３による温度制御は、線引き速度の増加と伝送損失の増加の抑制との観点から、適宜設計することができる。

以上のように、製造装置１００によれば、設備コストや作業負荷を抑制しながら良質の光ファイバＯＦ２を製造でき、かつ製造性を高くすることができる。

なお、上記では、温度制御装置６１としてアニール炉を例示し、温度制御装置６２として冷却路を例示し、温度制御装置６３として冷却装置を例示している。しかしながら、これらの温度制御装置６１、６２、６３の構成の組み合わせは、光ファイバＯＦ１の経路における温度を適正に調整できるようにされればよく、上記例示に限定されない。

図２は、製造装置１００を用いた別の製造方法の一例を示す模式図である。ここで、方向変換器２１、２３、３１、３３、４１、４３は、加熱炉１０から引取装置５２に向かう経路から退避可能に構成されている。図２の場合は、方向変換器３１、３３、４１、４３が、図１に示す位置から、＋ｘ方向に退避した状態となっている。

図２の場合は、経路延長装置および温度制御装置として、経路延長装置２０および温度制御装置６１のみを製造に使用している。この例のように、中層階である４階Ｌ４、３階Ｌ３、２階Ｌ２の経路延長装置２０、３０、４０および温度制御装置６１、６２、６３のうち、少なくとも１つに設置された経路延長装置および温度制御装置を適宜使用してもよい。さらには、経路延長装置および温度制御装置のいずれも使用せず、光ファイバ母材Ｐから引き出された光ファイバＯＦ１を直接、被覆形成装置５１に進行させ、被覆を形成して光ファイバＯＦ２を製造してもよい。経路延長装置および温度制御装置の使用数や温度制御状態に応じて、被覆形成装置５１において光ファイバＯＦ１に良質の被覆が形成されるように、線引き速度や被覆形成装置５１の動作条件を調整することが好ましい。

さらに、製造装置１００を用いた別の製造方法の一例として、経路延長装置２０、３０、４０のうち少なくとも１つを使用して光ファイバＯＦ１の経路を長くするが、温度制御装置６１、６２、６３の動作を停止させて使用することもできる。この場合、光ファイバＯＦ１は主に自然冷却されることとなる。この場合も、被覆形成装置５１において光ファイバＯＦ１に良質の被覆が形成されるように、線引き速度や被覆形成装置５１の動作条件を調整することが好ましい。

（変形例）
図３は、製造装置１００に適用できる経路延長装置および温度制御装置の変形例１を示す模式図である。この変形例１では、製造装置１００における４階Ｌ４に設置された経路延長装置２０が有する方向変換器２２を、２つの方向変換器２２ａ、２２ｂに置き換え、温度制御装置６１を、３つの温度制御装置６１ａ、６１ｂ、６１ｃに置き換えている。

方向変換器２２ａは、４階Ｌ４において、方向変換器２１に対して離間した位置に配置されている。方向変換器２１および方向変換器２２ａは、光ファイバＯＦ１を床Ｆ４に沿って第４の所定距離だけ進行させる。方向変換器２２ａは、光ファイバＯＦ１の進行方向を、床Ｆ４に沿った方向であり、かつ方向変換器２１と方向変換器２２ａとの間における進行方向とは別の方向に変換する。具体的には、方向変換器２２ａは光ファイバＯＦ１の進行方向を、離間した位置に配置された方向変換器２２ｂに向かう方向に変換する。方向変換器２２ａおよび方向変換器２２ｂは、光ファイバＯＦ１を第５の所定距離だけ進行させる。

方向変換器２２ｂは、光ファイバＯＦ１の進行方向を、床Ｆ４に沿った方向であり、かつ方向変換器２３に向かう方向に変換する。すなわち、方向変換器２２ａ、２２ｂは、光ファイバＯＦ１の進行方向を、複数回である２回変換して、方向変換器２１から進行してきた光ファイバＯＦ１を方向変換器２３に向かって折り返す。このように同一階において光ファイバＯＦ１の進行方向を複数回変換することによって、単一階において、光ファイバＯＦ１の経路をより長くすることができる。

また、温度制御装置６１ａは方向変換器２１と方向変換器２２ａとの間に配置されており、床Ｆ４に沿って進行する光ファイバＯＦ１の温度を制御する。温度制御装置６１ｂは方向変換器２２ａと方向変換器２２ｂとの間に配置されており、床Ｆ４に沿って進行する光ファイバＯＦ１の温度を制御する。温度制御装置６１ｃは方向変換器２２ｂと方向変換器２３との間に配置されており、床Ｆ４に沿って進行する光ファイバＯＦ１の温度を制御する。温度制御装置６１ａ、６１ｂ、６１ｃは、光ファイバＯＦ１を互いに異なる温度に制御するが、温度制御装置６１ａ、６１ｂ、６１ｃの順番で温度が低くなるように制御することが好ましい。このように、同一階で光ファイバＯＦ１を互いに異なる温度に制御することによって、単一階においてより細かい温度制御をすることができる。たとえば、温度制御装置６１ａをアニール炉とし、温度制御装置６１ｂを冷却路とし、温度制御装置６１ｃを冷却装置とすることで、単一階において、図１の温度制御装置６１、６２、６３と同等の温度制御をすることができる。

図４は、製造装置１００に適用できる経路延長装置および温度制御装置の変形例２を示す模式図である。この変形例２では、製造装置１００における４階Ｌ４に設置された経路延長装置２０が有する方向変換器２２を、３つの方向変換器２２ｃ、２２ｄ、２２ｅに置き換え、温度制御装置６１を、４つの温度制御装置６１ｄ、６１ｅ、６１ｆ、６１ｇに置き換えている。

この変形例２では、互いに離間して配置された方向変換器２２ｃ、２２ｄ、２２ｆによって、光ファイバＯＦ１の進行方向を３回変換して、方向変換器２１から進行してきた光ファイバＯＦ１を方向変換器２３に向かって折り返す。このように同一階において光ファイバＯＦ１の進行方向を複数回変換することによって、単一階において、光ファイバＯＦ１の経路をより長くすることができる。

また、温度制御装置６１ｄは方向変換器２１と方向変換器２２ｃとの間に配置されており、光ファイバＯＦ１の温度を制御する。温度制御装置６１ｅは方向変換器２２ｃと方向変換器２２ｄとの間に配置されており、光ファイバＯＦ１の温度を制御する。温度制御装置６１ｆは方向変換器２２ｄと方向変換器２２ｅとの間に配置されており、光ファイバＯＦ１の温度を制御する。温度制御装置６１ｆは方向変換器２２ｄと方向変換器２２ｅとの間に配置されており、光ファイバＯＦ１の温度を制御する。温度制御装置６１ｇは方向変換器２２ｅと方向変換器２３との間に配置されており、光ファイバＯＦ１の温度を制御する。温度制御装置６１ｄ、６１ｅ、６１ｆ、６１ｇは、光ファイバＯＦ１を互いに異なる温度に制御するが、温度制御装置６１ｄ、６１ｅ、６１ｆ、６１ｇの順番で温度が低くなるように制御することが好ましい。このように、同一階で光ファイバＯＦ１を互いに異なる温度に制御することによって、単一階においてより細かい温度制御をすることができる。たとえば、温度制御装置６１ｄをアニール炉とし、温度制御装置６１ｅを第２のアニール炉とし、温度制御装置６１ｆを冷却路とし、温度制御装置６１ｇを冷却装置とすることで、単一階において、図１の温度制御装置６１、６２、６３よりも細かい温度制御をすることができる。

図５は、経路延長装置の変形例３を示す模式図である。この変形例３では、製造装置１００における４階Ｌ４に設置された経路延長装置２０が有する方向変換器２２を、方向変換器２２ｆに置き換えている。なお、温度制御装置６１は図示を省略しているが、方向変換器２１、２３と方向変換器２２ｆとの間に配置されている。

方向変換器２２ｆは、中心軸がｚ方向に平行な円柱状の形状を有しており、光ファイバＯＦ１を多数回だけ巻回できるように構成されている。方向変換器２２ｆは、方向変換器２１から進行してきた光ファイバＯＦ１の進行方向を連続的に変換して、方向変換器２３に向かって折り返す。このような構成の方向変換器２２ｆを用いることによって、光ファイバＯＦ１の経路を長くすることができる。

図６は、経路延長装置の変形例４を示す模式図である。この変形例４では、製造装置１００における４階Ｌ４に設置された経路延長装置２０が有する方向変換器２２を、方向変換器２２ｇに置き換えている。なお、温度制御装置６１は図示を省略しているが、方向変換器２１、２３と方向変換器２２ｇとの間に配置されている。

方向変換器２２ｇは、中心軸がｚ方向に平行な多角柱状（図示する例では四角柱状）の形状を有しており、光ファイバＯＦ１を多数回だけ巻回できるように構成されている。方向変換器２２ｇは、方向変換器２１から進行してきた光ファイバＯＦ１の進行方向を複数回だけ変換して方向変換器２３に向かって折り返す。このような構成の方向変換器２２ｇを用いることによって、光ファイバＯＦ１の経路を長くすることができる。方向変換器２２ｇは、三角柱状や六角柱状等、他の多角柱状の形状でもよい。

なお、方向変換器２２ｆ、２２ｇの中心軸はｚ方向に平行に限られず、様々な方向に設定することができる。また、方向変換器２２ｆ、２２ｇは、中心軸を回転軸として回転させてもよい。

また、図３〜６に示す変形例１〜４の構成は、製造装置１００における３階Ｌ３または２階Ｌ２に設置された経路延長装置および温度制御装置に適用してもよい。

図７は、光ファイバの製造装置の変形例を示す模式図である。この製造装置１００Ａは、製造装置１００に保護膜形成装置７０を追加した構成を有する。

保護膜形成装置７０は、加熱炉１０と、光ファイバＯＦ１の経路における最初の方向変換器２１との間に配置されている。保護膜形成装置７０は、方向変換器２１が光ファイバＯＦ１の進行方向を変換する前に光ファイバＯＦ１の外周に耐熱性の保護層を形成する装置である。

このような保護膜を形成することによって、光ファイバＯＦ１の進行方向を変換する際に光ファイバＯＦ１が破損する可能性を低減することができる。なお、光ファイバＯＦ１は加熱炉１０から出てきた後は高温であるので、保護層はその高温に耐え得る耐熱性を有する。

保護膜形成装置７０としては、たとえばＴＥＯＳ（オルトケイ酸テトラエチル）から作製されたゾルを光ファイバＯＦ１の外周に吹き付け、シリカガラスのゲルからなる保護層を形成する装置を使用できる。なお、この保護層の外周にそのまま被覆形成装置５１にて被覆を形成してもよい。または、光ファイバＯＦ１の経路における最後の方向変換器４３を通過した後、被覆形成装置５１にて被覆を形成する前に、保護層を除去してもよい。保護層を除去する方法としては、気体や液体などの流体を保護層に吹き付け、保護層を吹き飛ばして除去する方法や、貯留した液体に保護層を通過させ、保護層を溶解させて除去する方法などを適宜採用できる。

なお、上記実施形態では、中層階は２階Ｌ２、３階Ｌ３、４階Ｌ４の３階があるが、中層階の数はこれに限られず、１つ以上であればよい。

また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１０ 加熱炉
１１ ヒータ
２０、３０、４０ 経路延長装置
２１、２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇ、２３、３１、３２、３３、４１、４２、４３ 方向変換器
５０ 下部装置
５１ 被覆形成装置
５２ 引取装置
５３ 巻取装置
６１、６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６１ｅ、６１ｆ、６１ｇ、６２、６３ 温度制御装置
７０ 保護膜形成装置
１００、１００Ａ 製造装置
Ｂ 建屋
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５ 床
Ｌ１ １階
Ｌ２ ２階
Ｌ３ ３階
Ｌ４ ４階
Ｌ５ ５階
ＯＦ１、ＯＦ２ 光ファイバ
Ｐ 光ファイバ母材

Claims (10)

1. ３階以上の建屋の上層階に設置され、光ファイバ母材を加熱延伸する加熱炉と、
   前記上層階より下方の下層階において前記加熱炉の下方に設置され、前記加熱延伸された光ファイバ母材から引き出された光ファイバを引き取る引取装置と、
   前記上層階と前記下層階との間に位置する少なくとも一つの中層階に設置され、前記光ファイバ母材から前記引取装置に引き取られる途中の前記光ファイバの進行方向を、該中層階における所定位置において、該中層階の床に沿った方向に変換し、該光ファイバを所定距離だけ進行させた後に前記所定位置側に向かって折り返し、その後さらに前記光ファイバの進行方向を前記引取装置に向かう方向に変換する経路延長装置と、
   前記中層階の少なくとも一つに設置され、前記床に沿った方向に進行する前記光ファイバの温度を制御する少なくとも一つの温度制御装置と、を備え、
   前記温度制御装置の少なくとも一つは前記光ファイバを加熱または強制的に冷却する
   ことを特徴とする光ファイバの製造装置。
2. 複数の前記温度制御装置を備え、前記複数の温度制御装置は、前記光ファイバが前記光ファイバ母材側よりも前記引取装置側において温度が低くなるように設置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの製造装置。
3. 前記光ファイバの経路における前記経路延長装置と前記引取装置との間において、前記光ファイバの外周に被覆を形成する被覆形成装置を備える
   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の製造装置。
4. 前記光ファイバの経路における前記加熱炉と前記経路延長装置との間において、前記光ファイバの外周に耐熱性の保護層を形成する保護膜形成装置を備える
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光ファイバの製造装置。
5. 前記経路延長装置は、前記光ファイバの進行方向を、前記中層階の床に沿った方向に複数回変換するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の光ファイバの製造装置。
6. ３階以上の建屋の上層階において、光ファイバ母材を加熱延伸する工程と、
   前記上層階より下方の下層階において、前記加熱延伸された光ファイバ母材から引き出された光ファイバを引き取る工程と、
   を含み、
   前記上層階と前記下層階との間に位置する少なくとも一つの中層階において、前記光ファイバ母材から引き取られる途中の前記光ファイバの進行方向を、該中層階における所定位置から、該中層階の床に沿った方向に変換し、該光ファイバを所定距離だけ進行させた後に前記所定位置側に向かって折り返し、その後さらに前記光ファイバの進行方向を引き取る方向に変換し、
   前記中層階の少なくとも一つにおいて、前記床に沿った方向に進行する前記光ファイバを加熱および冷却して、前記光ファイバの温度を制御する
   ことを特徴とする光ファイバの製造方法。
7. 前記光ファイバ母材側よりも前記光ファイバを引き取る側において温度が低くなるように前記光ファイバの温度を制御する
   ことを特徴とする請求項６に記載の光ファイバの製造方法。
8. 前記光ファイバの進行方向を引き取る方向に変換してから前記光ファイバを引き取るまでの間に、前記光ファイバの外周に被覆を形成する
   ことを特徴とする請求項６または７に記載の光ファイバの製造方法。
9. 前記光ファイバの進行方向を変換する前に、前記光ファイバの外周に耐熱性の保護層を形成する
   ことを特徴とする請求項６〜８のいずれか一つに記載の光ファイバの製造方法。
10. 前記光ファイバの進行方向を、前記中層階の床に沿った方向に複数回変換する
    ことを特徴とする請求項６〜９のいずれか一つに記載の光ファイバの製造方法。

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