JP2003335543A - 光ファイバの線引方法及びその装置 - Google Patents

光ファイバの線引方法及びその装置

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JP2003335543A
JP2003335543A JP2002141870A JP2002141870A JP2003335543A JP 2003335543 A JP2003335543 A JP 2003335543A JP 2002141870 A JP2002141870 A JP 2002141870A JP 2002141870 A JP2002141870 A JP 2002141870A JP 2003335543 A JP2003335543 A JP 2003335543A
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Toru Yamada
徹 山田
Masamoto Ooe
将元 大江
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 紫外線硬化樹脂が硬化するまでの時間を十分
に確保し、被覆樹脂部に変形を生じさせることなく、光
ファイバを高速で線引きすることのできる光ファイバの
線引方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 ガラスに紫外線硬化樹脂からなる被覆を
施した光ファイバを所望の外径に線引きする光ファイバ
の線引方法であって、紫外線照射炉の出口から光ファイ
バを下流側に引っ張るキャプスタンの入線部までの走行
時間が０．５秒以上となるように設定して、線速１００
０ｍ／分以上で線引し、被覆を施した後の前記光ファイ
バの外径を２４０μｍ〜２６０μｍとなるように線引き
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂被覆に変形を
生じさせることなく、光ファイバを高速で線引きする光
ファイバの線引方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバの周囲には光ファイバを保護
するなどの目的から樹脂被覆を施すのが一般的である。
この樹脂被覆としては、シリコンなどの熱硬化性樹脂を
用いる場合と紫外線硬化樹脂を用いる場合とがある。
【０００３】熱硬化性樹脂を用いる場合は、熱硬化炉か
ら出た光ファイバが高温になるので、熱硬化炉と光ファ
イバを引き取るキャプスタンとの間に、強制冷却するた
めの装置を設けるのが一般的である。
【０００４】一方、紫外線硬化樹脂を用いる場合は、紫
外線照射炉から出た光ファイバがそれほど高温とならな
いことから、紫外線照射炉の出口からキャプスタンの入
線部までの間に所定のパスライン長を確保して光ファイ
バを自然空冷するのが一般的である。特に、樹脂被覆後
の外径が２５０μｍ程度の通常一般によく用いられる光
ファイバを製造する場合は、樹脂被覆部の熱容量が小さ
いので、自然空冷で充分に冷却が可能とされている。
【０００５】従来の光ファイバの線引き方法及びその装
置について図５を参照して説明する。図５は、紫外線硬
化樹脂による被覆を形成する従来の光ファイバの線引き
装置１０１の概略構成図である。図５に示すように、母
材１０２の下端部１０２ｂの周囲には、加熱炉１０４が
配置され、母材１０２の下端部１０２ｂを溶融させるこ
とで、母材１０２の線引きが行われて、細径の光ファイ
バ１０５となる。この細径の光ファイバ１０５は、被覆
装置１０６に送られ、紫外線の照射によって硬化する紫
外線硬化樹脂により外周が樹脂被覆される。
【０００６】被覆装置１０６によって周囲に紫外線硬化
樹脂のコーティングが施された光ファイバ１０５は、紫
外線照射炉１０７に挿通されることで紫外線を照射さ
れ、紫外線を照射された樹脂被覆部は徐々に反応して硬
化していく。紫外線照射炉１０７から出た光ファイバ１
０５は、ガイドローラ１０８によって方向を変えられた
後、キャプスタン１０９によって引っ張られ、巻取ボビ
ン１１０に巻き取られる。
【０００７】キャプスタン１０９は、キャプスタンホイ
ール１０９Ａと、該キャプスタンホイール１０９Ａに押
し付けられたキャプスタンベルト（ゴムベルト等）１０
９Ｂとからなり、光ファイバ１０５を、キャプスタンホ
イール１０９Ａとキャプスタンベルト１０９Ｂとの間に
挟んだ状態で、キャプスタンホイール１０９Ａまたはキ
ャプスタンベルト１０９Ｂを駆動することにより、巻取
ボビン１２の方向に引っ張るものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】最近では、製造効率を
上げるため、光ファイバの線引速度はますます高速化さ
れる傾向にあり、短時間で大量の光ファイバを製造する
ことが要求されている。
【０００９】このように線引速度が高速になった場合、
光ファイバ１０５は、キャプスタン１０９によって側方
から把持されつつ引っ張られることになるが、被覆樹脂
が十分に硬化しないうちにキャプスタン１０９によって
光ファイバを把持すると、被覆樹脂にキャプスタンベル
ト１０９Ｂのゴムの凹凸が転写されて変形してしまい、
製品の伝送特性不良の原因となってしまう。
【００１０】このため、紫外線硬化樹脂を用いれば、樹
脂被覆部の熱容量が小さいため、キャプスタン１０９に
把持されるまでに被覆樹脂は硬化でき、変形しないとさ
れていた。
【００１１】しかしながら、高速な線引き装置におい
て、紫外線硬化樹脂を用いた場合にも被覆変形が発生し
た。このため本発明者は、紫外線照射炉の出口からキャ
プスタン入線部までのパスラインの間に冷却装置を取り
付け、被覆部の温度を冷却する実験を行ったが、被覆変
形が生じた。このときの紫外線照射炉の出口からキャプ
スタン入線部における光ファイバの被覆部の温度を測定
したところ６０℃〜７０℃程度であり、十分に冷却され
ている温度であった。
【００１２】さらに、本発明者は実験を進めたところ、
線引き速度を低下させずに、紫外線照射炉の出口からキ
ャプスタン入線部までのパスライン長を変化させて、光
ファイバに紫外線照射されてからキャプスタンに入線す
るまでの時間を所定の時間以上にした場合は、被覆変形
が生じないことがわかった。よって、この被覆変形の原
因は紫外線硬化樹脂が硬化する際の光重合反応のための
反応時間が十分に確保できなかったものと推測される。
【００１３】本発明は、前述した事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、紫外線硬化樹脂が硬化するま
での時間を十分に確保し、被覆樹脂部に変形を生じさせ
ることなく、光ファイバを高速で線引きすることのでき
る光ファイバの線引方法及びその装置を提供することで
ある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光ファイバ
の線引方法は、請求項１に記載したように、ガラスに紫
外線硬化樹脂からなる被覆を施した光ファイバを所望の
外径に線引きする光ファイバの線引方法であって、紫外
線照射炉の出口から光ファイバを下流側に引っ張るキャ
プスタンの入線部までの走行時間が０．５秒以上となる
ように設定して、線速１０００ｍ／分以上で線引し、被
覆を施した後の前記光ファイバの外径を２４０μｍ〜２
６０μｍとなるように線引きすることを特徴とする。こ
のように、紫外線照射炉の出口からキャプスタンの入線
部まで走行するのに０．５秒以上かかるように設定する
ので、樹脂被覆の硬化のための反応時間を十分に確保す
ることができ、キャプスタンでの変形のおそれを無くし
ながら、高速で光ファイバを線引きすることができる。
【００１５】本発明に係る光ファイバの線引方法は、請
求項２に記載したように、前記線速と前記走行時間とを
演算した結果により、前記紫外線照射炉の出口から光フ
ァイバを下流側に引っ張るキャプスタンの入線部までの
距離を設定して線引きすることを特徴とする。このよう
に、線速と走行時間とを演算した結果から、距離を設定
することにより、紫外線照射炉の出口からキャプスタン
の入線部まで走行時間を、樹脂被覆の硬化のための反応
時間以上にすることができる。
【００１６】本発明に係る光ファイバの線引装置は、請
求項３に記載したように、ガラスに紫外線硬化樹脂から
なる被覆を施した光ファイバを所望の外径に線引きする
光ファイバの線引装置であって、前記紫外線硬化樹脂の
硬化のための反応時間を確保できる紫外線照射炉の出口
からキャプスタンの入線部までのパスラインの走行時間
と線速とを演算して、前記パスラインの長さを算出する
演算手段と、前記演算手段により算出された長さとなる
ように、前記パスラインの長さを制御する制御手段とを
具備することを特徴とする。上記構成により、紫外線照
射炉の出口からキャプスタンの入線部まで走行時間を、
樹脂被覆の硬化のための反応時間以上に制御することが
できる。
【００１７】本発明に係る光ファイバの線引装置は、請
求項４に記載したように、前記走行時間が０．５秒以上
かつ前記線速が１０００ｍ／分以上となるように設定さ
れ、被覆を施した後の前記光ファイバの外径が２４０μ
ｍ〜２６０μｍとなるように構成されたことを特徴とす
る。上記構成により、紫外線照射炉の出口からキャプス
タンの入線部まで走行時間を、０．５秒以上かつ線速が
１０００ｍ／分以上となるように設定でき、このときの
線速が１０００ｍ／分以上となるように設定され、被覆
を施した後の光ファイバの外径が２４０μｍ〜２６０μ
ｍとすることができ、樹脂被覆の硬化のための反応時間
以上に制御することができ、キャプスタンでの変形のお
それを無くしながら、高速で光ファイバを線引きするこ
とができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光ファイバの
線引方法及びその装置の実施の形態を図面に基づいて説
明する。図１は、紫外線硬化樹脂による被覆を形成する
光ファイバの線引き装置の概略構成図である。図１にお
いて、光ファイバの線引装置１は、コアとクラッドとを
所定の屈折率分布をもつガラス棒状の母材（プリフォー
ム）２を予め作成しておく。母材２は、ガラス微粒子を
棒状に体積させたものを脱水した後、１６００℃程度に
加熱することで、透明化することで作成される。
【００１９】光ファイバの構成によっては、母材作成時
に塩素を添加させることで、塩素を添加した光ファイバ
を作成することもできる。このようにして作成された母
材２を製造装置の上部に配置された母材送り機構３に支
持させる。母材送り機構３は、母材２を上下方向に移動
可能に母材２の上方部分を握持している。
【００２０】母材２の下端部２ｂの周囲には、加熱炉４
が配置され、母材２の下端部２ｂを溶融させることで、
母材２の線引きが行われて、細径の光ファイバ５とな
る。光ファイバ５は、線径測定器６により光ファイバ５
の線径が測定された後、被覆装置７に送られる。被覆装
置７では、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化樹
脂により光ファイバ５の外周が樹脂被覆される。
【００２１】被覆装置７によって周囲に紫外線硬化樹脂
のコーティングが施された光ファイバ５は、紫外線照射
炉８に挿通されることで紫外線を照射され、紫外線を照
射された樹脂被覆部は徐々に反応して硬化していく。紫
外線照射炉８から出た光ファイバ５は、ガイドローラ９
によって方向を変えられた後、ガイドローラ可動機構１
０用のガイドローラ１０Ａ、１０Ｂを経由しながら、キ
ャプスタン１１によって引っ張られ、巻取ボビン１２に
巻き取られる。
【００２２】ガイドローラ可動機構１０は図２に示すよ
うに、ガイドローラ１０Ａ、１０Ｂからなり、ガイドロ
ーラ１０Ａの位置を変えることができるものであり、ガ
イドローラ１０Ａの位置を変えることにより、ガイドロ
ーラ１０Ａと１０Ｂとの間隔を調整できるようにするこ
とができる。このように、ガイドローラ１０Ａと１０Ｂ
との間隔を変えることにより、紫外線照射炉８の出口か
らキャプスタン１１の入線部までのパスライン長を変え
ることができる。
【００２３】キャプスタン１１は、キャプスタンホイー
ル１１Ａと、該キャプスタンホイール１１Ａに押し付け
られたキャプスタンベルト１１Ｂとからなり、光ファイ
バ５を、キャプスタンホイール１１Ａとキャプスタンベ
ルトとの間に挟んだ状態で、キャプスタンホイール１１
Ａまたはキャプスタンベルト１１Ｂを駆動することによ
り、巻取ボビン１２の方向に引っ張るものである。
【００２４】また、この光ファイバの線引装置１には、
加熱炉４の温度を制御するための温度制御器１３と、光
ファイバ５の外径を制御するための線径制御器１４と、
キャプスタン１１と巻取ボビン１２の速度を制御するた
めの速度制御器１５と、光ファイバ５の線引き速度を制
御するための線引制御器１６と、ガイドローラ可動機構
１０のガイドローラ１０Ａと１０Ｂとの間隔を制御する
パスライン長制御器１７とが備えられている。
【００２５】加熱炉４から出た光ファイバ５は、線径測
定器６により光ファイバ５の線径が測定され、その測定
結果が線径制御器１４に入力される。続いて、線径制御
器１４から光ファイバ５の外径に関する情報が速度制御
器１５に入力されることで、光ファイバ５の外径が所望
外径となるように速度制御器１５により線速が制御され
る。この線速情報は線引制御器１６に送られていき、線
引制御器１６では設定線速と現在の実際の線速とを比較
し、設定線速値と実線速値との差を調整するために母材
送り速度が母材送り機構３により調整される。
【００２６】なお、ガイドローラ９、１０Ａ、１０Ｂ
は、光ファイバ５を側方から圧力をかけて挟み込むこと
はしないので、光ファイバ５に対して樹脂被覆部５Ｂを
変形させるような影響は与えない。キャプスタン１１に
よって引っ張られた光ファイバ５は、巻取ボビン１２に
巻き取られる。
【００２７】この光ファイバの線引装置１によって線引
きされて、図３に示すようなガラス部５Ａと樹脂被覆部
５Ｂから成る光ファイバ５が、被覆部外径２４０μｍ〜
２６０μｍ、ガラス径１２５μｍで形成される。
【００２８】本実施の形態の光ファイバの線引装置１で
は、樹脂被覆部外径が２４０μｍ〜２６０μｍとなる光
ファイバ５を形成するに際し、紫外線硬化樹脂の硬化の
ための反応時間を確保できる必要なパスラインの長さ
を、演算手段１８がパスラインの走行時間と線速とから
演算して算出する。
【００２９】そして、算出された必要なパスラインの長
さの情報がパスライン長制御器１７に送られ、パスライ
ン長制御器１７がガイドローラ可動機構１０を制御し
て、線速に応じて紫外線照射炉８の出口からキャプスタ
ン１１の入線部までのパスライン長を変更する。
【００３０】このようにして、紫外線照射炉８の出口か
らキャプスタン１１の入線部まで光ファイバ５が走行す
るのにかかる走行時間Ｔを確保している。上記の走行時
間Ｔは、紫外線硬化樹脂の硬化のための反応時間を確保
できる時間であり、線速１０００ｍ／分以上で線引きす
るに当たり、上述の走行時間Ｔを０．５秒以上となるよ
うに設定している。
【００３１】これにより、紫外線硬化樹脂が硬化する光
重合反応の時間を十分に確保することができるようにな
る。そのため、高速で線引きを行っても、キャプスタン
１１での被覆変形のおそれを無くすことができる。
【００３２】本発明者は、パスライン長制御器１７によ
り、ガイドローラ可動機構１０を調整してパスライン長
を変化させて走行時間を設定し、線速１０００ｍ／分〜
１５００ｍ／分で線引きし、被覆樹脂部の外観異常の発
生数（異常点数）を測定し、表２の結果を得た。なお、
この異常点数は、光ファイバ５ｍｍ長単位で、判別でき
る凹凸を異常点として数えたものである。また、線速が
遅い場合の参考値として、線速６００ｍ／分〜８００ｍ
／分の場合を表１に示す。表１及び表２におけるパスラ
イン長の単位はｍ、線速の単位はｍ／分、走行時間Ｔの
単位は秒である。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
【００３５】さらに、上記の表２の結果の異常点数と走
行時間との関係を図４に示す。図４に示すように、走行
時間Ｔを０．５秒以上の時間に設定すれば、被覆樹脂部
の外観異常の発生数（異常点数）が０個となることがわ
かる。これにより、高速で光ファイバを線引きする線速
１０００ｍ／分以上の領域では、キャプスタン１１での
被覆変形のおそれを無くすことができる。
【００３６】
【発明の効果】以上詳記したように、本発明によれば、
紫外線照射炉からキャプスタンまで光ファイバが走行す
るのにかかる走行時間Ｔを０．５秒以上に設定したの
で、紫外線硬化樹脂の硬化のための反応時間を十分に確
保することができる。従って、キャプスタンでの変形の
おそれを無くしながら、高速で光ファイバを線引きする
ことができ、製造効率の向上が図れる。またここでは、
キャプスタンを用いた設備を記載したが、テンションヘ
ルパー（図５の１０９Ｂがないもの）を用いた設備にお
いても表面の凹凸が転写される原理は同じであり、同様
の効果が期待されるものと思われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態の光ファイバの線引装
置を示す概略構成図である。
【図２】ガイドローラ可動機構の構成を示す概略斜視図
である。
【図３】光ファイバの構成を示す概略断面図である。
【図４】本発明に係る実施の形態の光ファイバの線引方
法において、線速１０００ｍ／分〜１５００ｍ／分で線
引きした場合の異常点数と走行時間との関係を示すグラ
フである。
【図５】従来の光ファイバの線引き装置の概略構成図で
ある。
【符号の説明】
１ 光ファイバの線引装置 ２ 母材 ２ｂ 下端部 ３ 母材送り機構 ４ 加熱炉 ５ 光ファイバ ５Ａ ガラス部 ５Ｂ 樹脂被覆部 ６ 線径測定器 ７ 被覆装置 ８ 紫外線照射炉 ９ ガイドローラ １０ ガイドローラ可動機構 １０Ａ，１０Ｂ ガイドローラ １１ キャプスタン １１Ａ キャプスタンホイール １１Ｂ キャプスタンベルト １２ 巻取ボビン １３ 温度制御器 １４ 線径制御器 １５ 速度制御器 １６ 線引制御器 １７ パスライン長制御器 １８ 演算手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H050 AB02Z BA03 BA12 BA13 BA32 BB33W 4G021 HA05

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガラスに紫外線硬化樹脂からなる被覆を
    施した光ファイバを所望の外径に線引きする光ファイバ
    の線引方法であって、 紫外線照射炉の出口から光ファイバを下流側に引っ張る
    キャプスタンの入線部までの走行時間が０．５秒以上と
    なるように設定して、線速１０００ｍ／分以上で線引
    し、被覆を施した後の前記光ファイバの外径を２４０μ
    ｍ〜２６０μｍとなるように線引きすることを特徴とす
    る光ファイバの線引方法。
  2. 【請求項２】 前記線速と前記走行時間とを演算した結
    果により、前記紫外線照射炉の出口から光ファイバを下
    流側に引っ張るキャプスタンの入線部までの距離を設定
    して線引きすることを特徴とする請求項１に記載の光フ
    ァイバの線引方法。
  3. 【請求項３】 ガラスに紫外線硬化樹脂からなる被覆を
    施した光ファイバを所望の外径に線引きする光ファイバ
    の線引装置であって、 前記紫外線硬化樹脂の硬化のための反応時間を確保でき
    る紫外線照射炉の出口からキャプスタンの入線部までの
    パスラインの走行時間と線速とを演算して、前記パスラ
    インの長さを算出する演算手段と、 前記演算手段により算出された長さとなるように、前記
    パスラインの長さを制御する制御手段とを具備すること
    を特徴とする光ファイバの線引装置。
  4. 【請求項４】 前記走行時間が０．５秒以上かつ前記線
    速が１０００ｍ／分以上となるように設定され、被覆を
    施した後の前記光ファイバの外径が２４０μｍ〜２６０
    μｍとなるように構成されたことを特徴とする請求項３
    に記載の光ファイバの線引装置。
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