JP2004231427A

JP2004231427A - 光ファイバの線引き方法

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Publication number: JP2004231427A
Application number: JP2003018617A
Authority: JP
Inventors: Yuji Abe; 裕司阿部; Haruhiko Aikawa; 晴彦相川
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2003-01-28
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】材料ロスを減少させて歩留まりの低下を防止することのできる光ファイバの線引き方法およびその装置を提供する。
【解決手段】母材の先端を加熱して溶融・紡糸し、種落し工程で製造された紡糸に樹脂をコーティングして引き取り装置１６で引き取った後低速で巻き取り機１８に巻取って口出しした後、線速を製造線速まで上昇させて線引きを行う際に、種落し時及び口出し時の炉温Ｔｄを設定線引き温度Ｔ０よりも低い温度に設定することにより、線ブレを防止して早く安定することができる。これにより、製品取りまでの時間を短縮することができると共に材料ロスを減少させて歩留まりの改善を図ることができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバの線引き方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光ファイバ母材を加熱・溶融して光ファイバを得る線引き方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
すなわち、光ファイバ母材を加熱炉にセットして、光ファイバ母材の先端を加熱・溶融して紡糸し、ある程度まで細径化する。この光ファイバに被覆をコーティングして硬化させた後、キャプスタンにより低速で引き取る。その後、光ファイバの外径が一定となるようにキャプスタン、母材送りを制御し、更に、線引き張力が一定となるように加熱炉の温度を調整し（口出し工程）、調整終了後に線引き速度を上げて製造線速範囲となった段階で製品取りを開始する（製品工程）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２３９０３９号公報（第３頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、口出し工程において加熱炉の温度を上げて線引き張力を低くしすぎると、光ファイバ母材の先端から線ブレが発生して断線に至り、線引き不能の状態になる場合がある。例えば、諸特性を得るために製造線速で１００ｇの線引き張力を必要とする場合には、口出し工程において線ブレの発生が無いため、加熱炉の温度を調整して線引き張力の条件確認を行うことができる。ところが、例えば２０ｇの線引き張力が必要な場合における高速線引き（８００ｍ／分以上）の場合には、口出し工程時に所望の張力とするために加熱炉の温度を調整すると、低線引き張力故、線ブレにより断線し線引き不能となる場合がある。この場合は、現状線速上昇後に炉温調整をする為、調整時のファイバは材料ロスとなり、これは線引き速度が速いほど多く、著しく歩留まりを低下させる要因となっている。
【０００５】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、材料ロスを減少させて歩留まりの低下を防止することのできる光ファイバの線引き方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明にかかる光ファイバの線引き方法は、請求項１に記載したように、光ファイバ母材の先端を加熱炉で加熱・溶融して、先端の一部を落下させる種落し工程と、線引きされた光ファイバを引き取り装置で引き取る口出し工程と、前記光ファイバの巻取り線速定常の製造線速迄上昇し、かつ、安定させる線速上昇工程と、前記加熱炉の炉温Ｔを所定の線引き温度Ｔ０とし、光ファイバの製品取りを行う製品取り工程とを有し、前記種落し工程および口出し工程を、前記加熱炉炉温Ｔを前記線引き温度Ｔ０よりも低い温度Ｔｄで開始し、前記線速上昇工程中に前記線引き温度Ｔ０迄、前記炉温Ｔを上昇させることを特徴としている。
【０００７】
このように構成された光ファイバの線引き方法においては、種落し及び口出し時の炉温を設定線引き温度よりも低い温度に設定することにより、線ブレを防止して早く安定することができる。これにより、製品取りまでの時間を短縮することができると共に材料ロスを減少させて歩留まりの改善を図ることができる。
【０００８】
また、本発明にかかる光ファイバの線引き方法は、請求項２に記載したように、請求項１に記載した光ファイバの線引き方法において、前記低い温度Ｔｄを前記線引き温度Ｔ０の８５％〜９５％の範囲内で設定することを特徴としている。
【０００９】
このように構成された光ファイバの線引き方法においては、種落し及び口出し時温度を設定線引き温度の８５％〜９５％の範囲内で設定することにより、製品取りまでの時間を短縮することができると共に材料ロスを減少させて歩留まりの改善を図ることができる。
【００１０】
また、本発明にかかる光ファイバの線引き方法は、請求項３に記載したように、請求項１または２に記載した光ファイバの線引き方法において、前記製造線速の２５％に達するまでに、前記炉温ＴをＴｄ＋０．３（Ｔ０―Ｔｄ）≦Ｔ≦Ｔｄ＋０．４（Ｔ０―Ｔｄ）とし、製造線速の７４％〜７６％に達するまでに、前記炉温ＴをＴｄ＋０．９５（Ｔ０―Ｔｄ）≦Ｔ≦Ｔ０にすることを特徴としている。
【００１１】
このように構成された光ファイバの線引き方法においては、製造線速の２５％に達するまでに口出し時温度から設定線引き温度の温度差の３０％〜４０％を戻し、さらに製造線速の７４％〜７６％に達するまでに、口出し温度から設定線引き温度の温度差の９５％〜１００％に戻すことにより、製品取りまでの時間を短縮することができると共に材料ロスを減少させて歩留まりの改善を図ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光ファイバの線引き方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は線引き装置を示す構成図である。
【００１３】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る光ファイバの線引き装置１０では、上部に母材供給部２０が設けられており、光ファイバ母材１１を把持する母材把持手段２１がモータ２２およびボールネジ２３のような移動手段により下降自在に設けられている。このモータ２２は、制御部１２の制御により作動して、光ファイバ母材１１の下降速度を調整可能となっている。母材供給部２０の下方には、光ファイバ母材１１の下部を溶融するための加熱炉１３が設けられており、加熱炉１３の下側には溶融されて紡糸された光ファイバ１１ａの外径を測定する外径測定器１４が設けられている。この外径測定器１４により測定された外径は、制御部１２にフィードバックされる。
【００１４】
外径測定器１４の下方には、光ファイバ１１ａに１次被覆となる樹脂としての紫外線硬化型樹脂を塗布する第１樹脂塗布装置３０ａと、塗布された樹脂を硬化させる第１紫外線照射装置３１ａが設けられており、その下側には２次被覆となる紫外線硬化型樹脂を塗布する第２樹脂塗布装置３０ｂと、塗布された樹脂を硬化させる第２紫外線照射装置３１ｂが設けられている。また、被覆された光ファイバ１１ａを引取るためのローラ１５および引き取り装置であるキャプスタン１６が設けられており、さらに巻取るためのローラ１７および巻取り装置である巻取りボビン１８が設けられている。なお、キャプスタン１６及び巻取り回転は、制御部１２によって制御され、線速が制御されている。
【００１５】
従って、母材供給部２０の母材把持手段２１をモータ２２により下降させて、光ファイバ母材１１を加熱炉１３に供給する。加熱炉１３で加熱された光ファイバ母材１１の先端は、溶融して細径化されて加熱炉１３から出てくる。外径測定器１４は加熱炉１３から出てきた光ファイバ１１ａの外径を測定し、制御部１２に測定信号をフィードバックする。制御部１２では、測定された外径の大きさに基づいて光ファイバ１１ａが所定の外径となるように、モータ２２を制御して光ファイバ母材１１の下降速度を調整すると共に、加熱炉１３およびキャプスタン１６を制御して温度および線速を制御する。
【００１６】
光ファイバ１１ａは、第１樹脂塗布装置３０ａによって紫外線硬化型樹脂を塗布され、第１紫外線照射装置３１ａによって樹脂を硬化させて１次被覆を形成する。次いで、第２樹脂塗布装置３０ｂによって紫外線硬化型樹脂を塗布され、第２紫外線照射装置３１ｂによって樹脂を硬化させて２次被覆を形成して光ファイバ１１ａを形成する。光ファイバ１１ａは、ローラ１５を介してキャプスタン１６により引取られ、さらにローラ１７を介して巻取りボビン１８に巻取られる。なお、制御部１２はキャプスタン１６及び巻取り回転を制御して、所定の線速が得られるようになっている。
【００１７】
次に、本発明に係る光ファイバの線引き方法について説明する。図２は制御部１２による炉温の制御およびキャプスタン１６による線引き速度の制御を示すタイムチャートである。
【００１８】
図２に示すように、光ファイバの線引きにおいては、光ファイバ母材１１の先端を加熱して溶融・紡糸する種落し工程と、種落し工程で製造された紡糸に樹脂をコーティングしてキャプスタン１６で引き取った後低速で巻き取りボビン１８に巻取る口出し工程と、口出し工程後線速を製造線速まで上昇させる線速上昇工程と、線速上昇工程後製造線速および設定線引き温度で製品取りを行う製品取り工程から構成される。
【００１９】
図２に示すように、制御部１２は加熱炉１３を制御して、種落し工程及び口出し工程を、設定線引き温度Ｔ０よりも低い温度Ｔｄで開始し、その後線速上昇工程中に炉温を設定線引き温度Ｔ０まで上昇させる。
【００２０】
従って、第１の方法として、例えば、製造線速をＶｆ、口出し時の線速をＶｓとすると、線速上昇時に（Ｔ０−Ｔｄ）／（α×Ｖｆ−Ｖｓ）の割合で加熱炉１３の炉温を上昇させる。
これにより、オーバーシュートを防止して製造線速Ｖｆまで上昇することができる。また、線速上昇完了時には、所望の線引き張力を得ることができる。ここで、ファイバ母材１１の外径および製造線速Ｖｆに対応して、係数α（０＜α＜１）の最適化が必要である。また、線引き張力の微調整が必要な場合もあるが、歩留まりの低下を防止することができる。
【００２１】
なお、設定線引き温度Ｔ０（２１８５℃）に対する比率を種々に変化させた口出し時温度Ｔｄ（＝種落とし温度）の場合について、種落しから口出し工程が完了する迄に要する時間を比較して次表に示した。また、表１の値をグラフにして図３に示した。なお、光ファイバ母材１１の外径は７０ｍｍである。
【表１】

【００２２】
その結果、口出し時温度Ｔｄは、設定線引き温度Ｔ０の８５％〜９５％の範囲内で設定した場合には、設定線引き温度Ｔ０から口出しを開始した場合よりも時間を短縮することができるので、この範囲に設定するのが望ましい。また、製造線速Ｖｆの２５％に達するまでに口出し時温度Ｔｄから設定線引き温度Ｔ０の温度差の３０％〜４０％を戻し、さらに製造線速Ｖｆの７４％〜７６％に達するまでに、口出し温度Ｔｄと設定線引き温度Ｔ０との温度差の９５％〜１００％に戻すのが望ましい。
【００２３】
また、第２の方法としては、口出し時の炉温Ｔｄと所望の炉温Ｔ０との差ΔＴ＝Ｔ０−Ｔｄを、線速０ｍ／分から製造線速Ｖｆまでの区間を数分割して、ある線速区間まではβ・ΔＴだけ上昇させるようにすることもできる。
これにより、オーバーシュートを起こすことなく製造線速Ｖｆまで上昇することができ、且つ所望の線引き張力を得ることができる。ここで、母材外径および製造線速Ｖｆに応じて、炉温上昇の区間β（０＜β＜１）の係数の最適化および製造線速Ｖｆまでの区間分割数の決定が必要である。また、線引き張力の微調整が必要の場合もあるが、歩留まりの低下を防止することができる。
【００２４】
次に、具体的なケースについて説明する。
（実施例１）
設定炉温Ｔ０＝２１８５℃、口出し炉温Ｔｄ＝０．９５×Ｔ０＝２０７５℃、製造線速Ｖｆ＝８００ｍ／分、口出し線速Ｖｓ＝１００ｍ／分の条件で、従来の方法および本発明の方法においてＴ０まで戻すトリガを製造線速Ｖｆの２０％（＝１６０ｍ／分）とした場合の線速および炉温の変化を求め、図４に結果を示した。
【００２５】
（実施例２）
本発明の第１の方法において、αを０．７５と設定した場合の線速および炉温の変化を求め、図５に結果を示した。
【００２６】
（実施例３）
本発明の第２の方法において、▲１▼製造線速Ｖｆの０％〜２５％の区間で０．４（Ｔ０−Ｔｄ）、▲２▼２５％〜５０％の区間で０．４（Ｔ０−Ｔｄ）、▲３▼５０％〜７５％の区間で０．１５（Ｔ０−Ｔｄ）、▲４▼７５％〜Ｖｆの区間で０．０５（Ｔ０−Ｔｄ）とした場合の線速および炉温の変化を求め、図６に結果を示した。
【００２７】
すなわち、図４に示した従来の方法による場合には、炉温の上昇が急激であるため、安定するまでに時間を要することが分かる。このため、材料ロスが多くなっている。一方、本発明に係る方法による場合には、図５に示したように温度上昇がゆっくりの場合および図６に示したように温度上昇を２段階で行った場合には、炉温が早く安定するので材料ロスを減少させることができる。
【００２８】
以上、前述した光ファイバの線引き方法によれば、種落し時及び、口出し時の炉温Ｔｄを設定線引き温度Ｔ０よりも低い温度に設定することにより、線ブレを防止することができる。これに伴い、材料ロスを減少させて歩留まりの改善を図ることができる。
【００２９】
なお、本発明の光ファイバの線引き方法は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明にかかる光ファイバの線引き方法によれば、種落し及び口出し時の炉温を設定線引き温度よりも低い温度に設定することにより、線ブレを防止して早く安定することができる。これにより、製品取りまでの時間を短縮することができると共に材料ロスを減少させて歩留まりの改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ファイバの線引き装置の実施形態を示す構成図である。
【図２】制御部による炉温の制御およびキャプスタンによる線引き速度の制御を示すタイムチャートである。
【図３】種落し、口出し工程温度の設定線引き温度に対する比率を変化させたときの種落しから口出し迄の時間を示すグラフである。
【図４】従来の線引き方法における線速および炉温の変化を示すグラフである。
【図５】本発明に係る線引き方法における線速および炉温の変化を示すグラフである。
【図６】本発明に係る別の線引き方法における線速および炉温の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１０線引き装置
１１母材
１１ａ光ファイバ
１２制御部
１３加熱炉
１６キャプスタン（引き取り装置）
１８巻取りボビン（巻き取り機）
２０母材供給部
Ｔ０設定線引き温度
Ｔｄ口出し時温度
Ｖｆ製造線速

Claims

光ファイバ母材の先端を加熱炉で加熱・溶融して、先端の一部を落下させる種落し工程と、線引きされた光ファイバを引き取り装置で引き取る口出し工程と、前記光ファイバの巻取り線速定常の製造線速迄上昇し、かつ、安定させる線速上昇工程と、前記加熱炉の炉温Ｔを所定の線引き温度Ｔ０とし、光ファイバの製品取りを行う製品取り工程とを有し、前記種落し工程および口出し工程を、前記加熱炉炉温Ｔを前記線引き温度Ｔ０よりも低い温度Ｔｄで開始し、前記線速上昇工程中に前記線引き温度Ｔ０迄、前記炉温Ｔを上昇させることを特徴とする光ファイバの線引き方法。
前記低い温度Ｔｄを前記線引き温度Ｔ０の８５％〜９５％の範囲内で設定することを特徴とする請求項１に記載した光ファイバの線引き方法。
前記製造線速の２５％に達するまでに、前記炉温ＴをＴｄ＋０．３（Ｔ０―Ｔｄ）≦Ｔ≦Ｔｄ＋０．４（Ｔ０―Ｔｄ）とし、製造線速の７４％〜７６％に達するまでに、前記炉温ＴをＴｄ＋０．９５（Ｔ０―Ｔｄ）≦Ｔ≦Ｔ０にすることを特徴とする請求項１または２に記載した光ファイバの線引き方法。