JPH09249428A - 光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 光ファイバ母材のインゴットをこれより小径
の母材ロッドに延伸する工程において、延伸後の光ファ
イバ母材ロッドの曲がりを低減化する光ファイバ母材の
製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明による光ファイバ母材の製造方法
は、光ファイバ母材インゴットをこれより小径の母材ロ
ッドに延伸する光ファイバ母材の製造方法において、母
材インゴットを延伸する際の母材インゴット引取り側の
張力方向を測定し、その張力方向に応じて張力が鉛直下
向きになるように母材インゴットの位置を移動させるこ
とを特徴とするものである。

Description

【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母材の製
造方法、特には光ファイバ母材インゴットをこれより小
径の母材ロッドに延伸する工程において、延伸後の光フ
ァイバ母材ロッドの曲がりを低減化する光ファイバ母材
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】母材インゴットをこれより小径の母材ロ
ッドに延伸して光ファイバ母材を製造する方法について
は、光ファイバ母材を酸水素火炎や電気炉にて加熱し軟
化させながら加熱溶融部の外径を外径測定器などを用い
て測定し、その測定値に基づいて引取り速度を制御する
という方法がとられている。この場合、母材インゴット
の把持用として母材インゴットの両端に把持用ダミー棒
をガラス旋盤等を用いて溶着し、把持用ダミー棒を把持
することによって母材インゴットを延伸装置にセットし
ているが、把持用ダミー棒の溶着作業は、作業者がガラ
ス旋盤等を用いて母材インゴットとダミー棒の軸中心を
目視にて調整しながら行っているため、溶着時のダミー
棒の芯出し精度は作業者個人の技能によることになり、
芯出し精度にばらつきが生じやすい。

【０００３】また、母材インゴットは多孔質体から透明
ガラス化する際に収縮するため、収縮の度合に円周方向
でばらつきが生じると、透明ガラス化時に母材インゴッ
トが曲がってしまうことがある。曲がった母材インゴッ
トは、ダミー棒を溶着する際に作業者によって曲がりが
修正されるが、曲がりの修正は全くの手作業であり、作
業者個人の技量によって仕上り精度が大きく左右される
ため、曲がりの生じた母材インゴットの曲がりを完全に
は取り除くことができない。それゆえ、透明ガラス化時
に曲がりの生じた母材インゴットは、溶着されたダミー
棒とは中心からずれてしまい、いわゆる芯ずれが生じる
場合がある。

【０００４】上記のような場合には、延伸時に母材イン
ゴット溶融部にかかる張力は、縦型延伸装置の中心軸方
向すなわち鉛直方向からずれてしまう。このような理由
で発生した母材インゴットの溶融部に働く斜め方向の力
は、母材インゴットより製作される母材ロッドの曲がり
の原因となる。また、母材ロッドの曲がりが一旦発生す
ると、延伸装置の吊り下げおよび引取り機構の中心軸が
精度よく一致している場合にも、延伸中にその曲がりが
解消されることは少なく、延伸の最後まで一旦生じた曲
がりの影響が及んでしまいがちである。言い換えれば、
母材ロッドの引取り開始側の部分に曲がりが生じてしま
うと、その曲がりが次の曲がりを誘発させ易く、母材ロ
ッド全長に渡って曲がりが生じてしまうことになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、母材インゴ
ットをこれより小径の母材ロッドに延伸するときに上記
の理由で曲がりが発生する場合、この母材ロッドの曲が
りは線引き時における作業性ならびにファイバ特性の安
定性を大きく損なう要因となるので、曲がりの生じた母
材ロッドは曲がりを修正する必要があるが、修正作業は
工程が増えるので作業効率を大きく低下させる。したが
って、生産性向上のためには、母材インゴット把持用の
ダミー棒が偏心していたり、母材インゴット自身が曲が
っている場合でも、母材インゴットを延伸して製作する
母材ロッドに曲がりを生じさせないことが欠かせない条
件とされるために、母材インゴットに曲がりが生じる原
因がある場合でも曲がりの少ない母材ロッドを提供でき
る方法が求められている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
点を解決した光ファイバ母材の製造方法に関するもので
あり、これは光ファイバ母材インゴットをこれより小径
の母材ロッドに延伸する光ファイバ母材の製造方法にお
いて、母材インゴットを延伸する際の母材インゴット引
取り側の張力方向を測定し、その張力方向に応じて張力
が鉛直下向きになるように母材インゴットの位置を移動
させることを特徴とするものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】母材インゴットの延伸は通常、縦
型の延伸装置で行なわれるが、この装置では母材インゴ
ットの中心軸と延伸装置の中心軸のずれは水平方向のず
れとして現れることになるので、母材インゴットの軸中
心と延伸装置の軸中心がなんらかの理由でずれた場合
は、母材インゴットの溶融部が延伸時に引き取られる方
向は、水平方向成分のために鉛直方向からずれてしま
う。

【０００８】それ故に引取り張力の方向がずれている場
合には、母材インゴットの溶融部が傾いていること、つ
まりは母材インゴットの軸中心が延伸装置の中心軸から
ずれているので、延伸時の引取り側の張力を測定してそ
の張力の方向を求めれば、母材インゴットの延伸装置中
心軸からのずれを間接的に求めることができる。この場
合、延伸時の引取り側の張力は、縦型延伸装置では鉛直
下向きであるべきであり、引取り側の張力が鉛直方向か
らずれていることは母材インゴットを曲げる力が水平方
向に働いていることになる。

【０００９】したがって、母材インゴットを曲げようと
する水平方向に働く力を低減化させるように母材インゴ
ットの位置調整を行なえば、母材インゴットを延伸して
作成される母材ロッドの曲がりを低減化させることがで
きる。本発明では、母材インゴットの全長に亘り引取り
側の張力を鉛直方向と水平方向の２方向から測定し、張
力が鉛直方向のみで、水平方向に生じなくなるように、
母材インゴットの位置を調整して母材インゴットを常に
延伸装置の中心に位置して延伸するのであり、これによ
り母材ロッドの延伸中の曲がりの発生を最小に抑えるこ
とができる。

【００１０】本発明による光ファイバ母材の製造装置を
添付の図面に基づいて説明する。図１は本発明で使用さ
れる延伸装置の縦断面概要図を例示したもので、図にお
いて母材インゴット１は把持用ダミー棒３を介して吊り
下げ用チャック５に吊り下げられている。この吊り下げ
用チャック５はＸＹステージ６を備えており移動用モー
ター８、ネジ送り機構７と連なっている。母材インゴッ
ト１は加熱ヒーター４で加熱溶融され、把持用ダミー棒
３を介した延伸引き取り用チャック９で延伸されて母材
インゴット１より小径の母材ロッド２に延伸される。こ
の場合、母材ロッド２の外径は外径測定器10で測定さ
れ、その結果が演算処理ＣＰＵ12に記録され、このとき
の引取り側の張力は引取り張力測定器11で測定され、こ
の結果も演算処理ＣＰＵ12に記録される。

【００１１】母材インゴット１の把持用ダミー棒３の位
置に芯ずれがある場合や母材インゴット１に曲りがある
場合、母材インゴット１を延伸装置にそのままセットし
たのでは母材インゴットの軸中心と延伸装置の軸中心は
一致しない。縦型の延伸炉の場合にはこの軸ずれは水平
方向に母材インゴットがずれた状態でセットされたこと
を意味する。この状態で引取りを始めると加熱用ヒータ
ー近傍の母材ロッド溶融部には水平方向の力が作用する
ことになり、引取り側の張力は鉛直方向からはずれるこ
とになる。そこで引取り側の張力を鉛直方向と水平方向
の２方向から測定し、この張力が鉛直方向のみに働き水
平方向に生じなくなるようにＸＹステージ６において母
材インゴット１の位置を調整する。さらに延伸中におい
ても、引取り側の張力を鉛直方向と水平方向から測定
し、張力の方向により母材インゴットの位置調整を行
い、これを繰返し実施することにより、母材インゴット
全長に亘って母材インゴットの溶融部における引取り側
の張力を鉛直下向きとし、水平方向に生じないようにし
て延伸を行う。

【００１２】

【実施例】つぎに本発明の実施例、比較例をあげる。曲
がり量の測定方法は、図２に示すように、900mm の間隔
に配置した２個の架台13に母材インゴット１又は母材ロ
ッド２を置き、その上にダイヤルゲージ14をセットし、
母材インゴット１又は母材ロッド２をその軸を中心に１
回転したときのダイヤルゲージ14の最大値と最小値の目
盛差ｄ（mm）を測定し、これを場所を変えて行って求
め、その最大値を曲がり量（mm）とした。 実施例１ 図１に示した延伸位置を用いて透明ガラス化時に曲りの
発生した、外径 120mm、有効部長さ 800mm、全長1300mm
の母材インゴット１を延伸したが、延伸に先立って母材
インゴット１の曲がり量を測定したところ、インゴット
下部の 1,000mmの部分に 2.4mmの曲がりのあることが確
認された。

【００１３】ついで、この母材インゴット１の両端に把
持用ダミー棒３をガラス旋盤を用いて溶着させたが、こ
の状態では母材インゴット１と把持用ダミー棒３の中心
軸は一致しておらず、把持用ダミー棒３の両端を結ぶ直
線上から母材インゴット１の一部がずれた状態となって
いたので、この母材インゴット１を縦型延伸装置にセッ
トした場合も、図３に示したように母材インゴット１は
延伸装置の軸中心からずれて配置された。

【００１４】つぎに、母材インゴット１を図１に示す延
伸炉内にセットして加熱ヒーター４で加熱溶融させ、引
取りを開始したが、引取りを開始した時から引取り張力
検出器11で引取り側の張力の測定を行なって水平方向成
分を求め、この水平成分が生じなくなるようにＸＹステ
ージ６により母材インゴットを移動させ、母材インゴッ
ト溶融部に働く張力が鉛直下向きになるように調整し
た。このときの引取り側の張力の水平成分と、母材イン
ゴットの軸中心と延伸装置の軸中心とのずれ量（図３中
のδｄ）は、測定の結果から図５のような関係が得られ
ているので、図３により引取り側の張力の水平方向成分
に対応したずれ量を求め、母材インゴット１の位置調整
をおこなった。

【００１５】この場合、延伸を開始してからは母材イン
ゴット１の延伸張力を30秒に１回ずつ測定し、その都度
上記の方法で母材インゴット１に働く延伸張力が鉛直方
向のみになるように母材位置を調整しながら延伸を行な
い、引取り張力の水平方向成分のうち左右方式について
の測定結果を記録したところ、図６の□印に示すとおり
の結果が得られた。

【００１６】また、延伸中における外径制御は従来通り
に延伸中のテーパー部の外径を外径測定器10を用いて測
定し、その外径が一定となるように引取り速度を制御し
たが、本実施例では母材ロッド２の最終外径が40mmにな
るように引取り速度を制御した。なお、この方法で延伸
を行なって作成した母材ロッド２を１ｍずつ切り分けて
図２に示した装置で母材ロッド２の曲がり量を測定した
ところ、母材ロッド２の各分割における曲がり量は表１
に示したように 0.6mm未満と十分に小さくなっていた。

【００１７】

【表１】

【００１８】実施例２ 外径 120mm、有効部長さ 800mm、全長1300mmの母材イン
ゴット１に下側保持用ダミー棒３を母材インゴットの軸
中心から５mmずらして溶着したものを図１の延伸装置に
セットしたところ、母材インゴットは延伸装置の中心軸
上にはセットされなかった。しかし、このままで昇温後
延伸を開始し、延伸開始と共に引取り張力検出器11で引
取り側の張力の測定を行い水平成分を求め、実施例１と
同様に張力の水平成分が生じなくなるように吊り下げ側
の把持部を移動させ母材インゴット溶融部に働く張力が
鉛直下向きになるように母材インゴットの位置を調整し
た。

【００１９】この場合、延伸中における外径制御は従来
通りとし、実施例１と同じように母材ロッド２の最終外
径が40mmになるように引取り速度を制御し、引取りを開
始してからは母材インゴットの引取り側の張力を30秒毎
に１回ずつ測定し、上記の方法でその都度母材インゴッ
トに働く張力が鉛直下向きになるように母材位置を調整
しながら延伸を行なった。つぎに、この方法で延伸を行
なった母材ロッド２を１ｍずつ切り分けて、母材ロッド
２の曲がり量を測定したところ、母材ロッド２の各分割
における曲がり量は表２に示したように 0.6mm未満と十
分に小さくなっていた。

【００２０】

【表２】

【００２１】比較例１ 実施例１と同様の外径 120mm、有効部長さ 800mmで、全
長1300mmの透明ガラス化時に実施例１のものと同じ量の
曲がりが発生している母材インゴットに把持用ダミー棒
を溶着接続し、これを延伸装置にセットしたところ、こ
の母材インゴットと延伸装置はその軸中心が一致してい
なかった。これについて延伸を開始し、引取り張力の水
平方向成分の測定は行なったけれども、測定張力の水平
成分に基づく母材インゴットの位置調整は行なわなかっ
た。

【００２２】また、この場合における延伸中における外
径制御は従来通りとし、実施例１と同じように母材ロッ
ド２の最終外径が40mmになるように引取り速度を制御
し、この方法で延伸して得た母材ロッドを１ｍずつ切り
分けて、母材ロッドの曲がり量を測定したところ、表１
に示したように母材ロッドの各分割における曲がり量は
1.2〜1.6mm で実施例１に比べて大きな曲がりが生じて
いた。

【００２３】すなわち、これには母材インゴットの曲が
りにより影響が認められ、また延伸開始側に生じた曲が
りのために延伸の終了まで曲がりが引続いて発生してい
ることが判ったが、延伸時の引取り張力の水平方向成分
について実施例１と比較してみると、実施例１では母材
インゴットの位置調整により水平方向成分は図６の□印
に示すように 50g以下に制御されているが、比較例１で
は図６の〇印に示すように500g付近までの水平方向張力
が発生しており、この引取り側の張力の水平方向成分量
の差が延伸して作成される母材ロッド２の曲がり量に影
響している。

【００２４】比較例２ 実施例２と同じように、外径 120mm、有効部長さ 800m
m、全長1300mmの母材インゴットに下側把持用ダミー棒
を母材インゴットの軸中心から５mmずらして溶着したも
のを延伸装置にセットしたところ、母材インゴットと延
伸装置の中心軸は一致しなかったが、このままの状態で
延伸を開始した。この場合も比較例１と同じように、引
取り張力の水平方向成分についての測定は行なったが、
実施例２のように張力の水平方向成分により母材インゴ
ットを位置調整することは行なわなかった。

【００２５】一方、延伸中における外径制御は実施例１
と同じ従来通りとし、母材ロッド２の最終外径が40mmに
なるように引取り速度を制御し、この方法で得られた母
材を１ｍずつ切り分けて母材ロッド２の曲がり量を測定
したところ、母材ロッド２の各分割における曲がり量は
表２に示したように1.19〜1.71mmで実施例２に比べて大
きな曲がりが生じていた。これは下側把持用ダミー棒が
ずれて溶着されたために大きな曲がりが生じ、延伸の進
行と共に曲がりが緩和されたためと考えられるが、この
比較例２でも延伸途中で発生した曲がりはそれ以降の延
伸部分にかなりの影響を及ぼしていることが判った。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、母材インゴットに曲が
りや把持用ダミー棒が母材インゴットに対して偏心して
いる場合に、母材インゴットの溶融部にかかる引取り側
の張力を鉛直下向きにすることで、母材インゴットを延
伸して製作される母材ロッドの曲がりを小さく抑えるこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による母材インゴットの延伸装置の縦断
面概要図を示したものである。

【図２】母材ロッドの曲がり測定装置の縦断面概要図を
示したものである。

【図３】曲がりの生じた母材インゴットを延伸装置にセ
ットしたものの縦断面概要図を示したものである。

【図４】母材インゴットに下側把持用ダミー棒をずれて
溶着したものの縦断面概要図を示したものである。

【図５】引取り張力の水平成分と母材インゴットのずれ
量との関係グラフを示したものである。

【図６】本発明の実施例１と比較例１の引取り張力の水
平方向成分と時間との関係グラフを示したものである。

【符号の説明】

１…母材インゴット ２…延伸後の母材ロッド ３…把持用ダミー棒 ４…加熱用ヒーター ５…吊り下げ用チャック ６…ＸＹステージ ７…ねじ送り機構 ８…移動用モーター ９…延伸引取り用チャック 10…外径測定器 11…引取り張力検出器 12…演算処理ＣＰＵ 13…架台 14…ダイヤルゲージ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバ母材インゴットをこれより小
   径の母材ロッドに延伸する光ファイバ母材の製造方法に
   おいて、母材インゴットを延伸する際の母材インゴット
   引取り側の張力方向を測定し、その張力方向に応じて張
   力が鉛直下向きになるように母材インゴットの位置を移
   動させることを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
2. 【請求項２】 光ファイバ母材インゴットをこれより小
   径の母材ロッドに延伸する光ファイバ母材の製造方法に
   おいて、母材インゴットを延伸する際の母材インゴット
   引取り側の張力方向を少なくとも鉛直方向と水平方向の
   ２方向から測定する請求項１に記載した光ファイバ母材
   の製造方法。