JP2005097051A - 光ファイバの線引装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 キャプスタン装置において光ファイバに外傷が付くことを極力無くして、光ファイバの破断頻度の減少を図る。
【解決手段】 光ファイバ用プリフォーム１を加熱し溶融させる線引炉２と、線引炉２から紡糸した光ファイバ１０に樹脂被覆を施す被覆処理手段（ダイス５、硬化炉６）と、キャプスタンホイール２１及びキャプスタンキャプスタンベルト２２により光ファイバ１０を把持して引き取るキャプスタン装置２０とを備えた光ファイバの線引装置において、キャプスタンベルト２２を発泡材料で構成するか、キャプスタンホイール２１の表面をウレタン等の樹脂で構成することで、光ファイバ１０に接する部分の硬度を落とす。特にキャプスタンホイール２１の硬度を落とす場合は、Ｄ硬度５０〜９５の範囲に設定し、キャプスタンベルト２１の硬度をＡ硬度３０以上に設定することで、外傷を防止しながらの安定した光ファイバの引き取りを実現する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、キャプスタンホイールとキャプスタンベルトによって光ファイバを把持した状態で、キャプスタンホイールとキャプスタンベルトを駆動させることにより、光ファイバに線引力を与えて光ファイバの線引きを行う光ファイバの線引装置に関する。

従来の光ファイバの線引装置として、光ファイバ用プリフォームを線引炉で加熱し溶融させて光ファイバを紡糸した後、裸の光ファイバに紫外線硬化樹脂または熱硬化性樹脂を被覆して、キャプスタンホイール及びキャプスタンベルトによって光ファイバを把持し、これらキャプスタンホイール及びキャプスタンベルトを回転させることで、光ファイバに線引力を与えて光ファイバを線引きする装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−２２７１７１号公報

ところで、従来の線引装置では、光ファイバの引き取り手段として、主にステンレス製のキャプスタンホイールとゴム製のキャプスタンベルトの組み合わせが使用されている。一般に、クラッドをプラスチックで構成したＨ−ＰＣＦ（ハードプラスチッククラッドファイバ＝コアは石英ガラス、クラッドはプラスチックからなる）と呼ばれる光ファイバはガラス径が大きく、被覆する樹脂の伸びが小さい傾向がある。したがって、Ｈ−ＰＣＦの光ファイバの線引き時にキャプスタンホイールとキャプスタンベルトで光ファイバを把持する部分において光ファイバに外傷が付いてしまい、光ファイバの強度が落ちてしまう問題があった。通常、光ファイバの製造工程は、強度保証を行うために、キャプスタンでの引き取り直後、または、別工程にてスクリーニング試験を実施しているが、外傷により強度が落ちている状況では、その試験での破断頻度が増えるという問題があった。

本発明は、上記事情を考慮し、キャプスタン装置において光ファイバに外傷が付くことを極力無くして、光ファイバの破断頻度の減少を図れるようにした光ファイバの線引装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の線引装置は、光ファイバ用プリフォームを加熱し溶融させる線引炉と、前記線引炉から紡糸した光ファイバに樹脂被覆を施す被覆処理手段と、キャプスタンホイール及び前記キャプスタンホイールと対向配置されたキャプスタンベルトを有し、前記キャプスタンホイール及び前記キャプスタンベルトによって前記光ファイバを把持した状態で、前記光ファイバに線引き力を与えて前記光ファイバを引き取るキャプスタン装置を備えた光ファイバの線引装置において、前記キャプスタンベルトを発泡材料で構成したことを特徴とする。

また、本発明の線引装置は、光ファイバ用プリフォームを加熱し溶融させる線引炉と、前記線引炉から紡糸した光ファイバに樹脂被覆を施す被覆処理手段と、キャプスタンホイール及び前記キャプスタンホイールと対向配置されたキャプスタンベルトを有し、前記キャプスタンホイール及び前記キャプスタンベルトによって前記光ファイバを把持した状態で、前記光ファイバに線引き力を与えて前記光ファイバを引き取るキャプスタン装置を備えた光ファイバの線引装置において、前記キャプスタンホイールの前記光ファイバに接する表面の硬度を、Ｄ硬度５０〜９５の範囲に設定したことを特徴とする。

本発明によれば、キャプスタンホイールが金属製である場合には、発泡材料を用いてキャプスタンベルトの硬度を下げることによって、光ファイバの外傷を防ぎながら、光ファイバの安定した引き取りを行うことができるようになる。

本発明によれば、キャプスタンホイールの外周面の硬度をＤ硬度５０〜９５の範囲に設定することで、光ファイバの外傷を防ぎながら、安定して光ファイバの引き取りを行うことができるようになる。

また、前記キャプスタンベルトの硬度をＡ硬度３０以上に設定することが好ましい。このような硬度を有するキャプスタンベルトとしては、ウレタン等からなる平滑なゴムベルトを使用することができる。したがって、キャプスタンベルトの表面で光ファイバが折れた場合であっても、折れてキャプスタンベルトの表面に食い込んだ光ファイバの破片を発見しやすい。したがって、光ファイバが製造中に折れてしまった場合でも、光ファイバの破片の除去および清掃が容易であり、次回の光ファイバの製造時において前回と同様の条件で安定して光ファイバを製造することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、キャプスタンベルトまたはキャプスタンホイールの硬度を低下させることで、光ファイバの外傷を防ぎながら、安定した引き取りを行うことができる。従って、強度保証のためのスクリーニング試験での破断頻度を減らすことができる。

以下、図面を参照しながら本発明に係る光ファイバの線引装置の実施形態を説明する。

図１は、本発明に係る実施形態の光ファイバの線引装置を示す概略的な全体構成図である。本実施形態の光ファイバの線引装置は、光ファイバ用プリフォーム１を線引きして光ファイバ１０を形成する線引炉２と、線引炉２により形成された光ファイバ１０の外径を光学的に測定する外径測定器３と、線引炉２により形成された光ファイバ１０の外周に紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等を被覆するダイス５（被覆処理手段）と、紫外線照射または加熱することでダイス５により被覆された樹脂を硬化させる硬化炉（被覆処理手段）６と、光ファイバ１０の方向を変換するガイドローラ７と、光ファイバ１０を引き取るためのキャプスタン装置２０と、キャプスタン装置２０により引き取られた光ファイバ１０を巻き取る巻取ボビン３０とを備えている。

キャプスタン装置２０は、キャプスタンホイール２１と、プーリ２５、２６、２７に巻回されることでキャプスタンホイール２１に押し付けられたキャプスタンベルト２２と、キャプスタンベルト２２の張力を調整するためのベルト張力調整機構２４とを備えている。キャプスタン装置２０では、光ファイバ１０をキャプスタンホイール２１とキャプスタンベルト２２との間に挟んだ状態で、キャプスタンホイール２１またはキャプスタンベルト２２を回転駆動することにより、光ファイバ１０を巻取ボビン３０の方向に所定の張力を加えた状態で引っ張るものである。

外径測定器３の信号は制御装置６０に入力される。制御装置６０は、外径測定器３の信号に基づいてキャプスタン装置２０を制御することにより、光ファイバ１０の線引速度及び光ファイバ１０に加える線引張力を適宜調節して、光ファイバ１０の外径をフィードバック制御する。

この光ファイバの線引装置で線引きを行う場合、光ファイバ用プリフォ−ム１を線引炉２で加熱・溶融して裸の光ファイバ１０（Ｈ−ＰＣＦの場合は石英ガラスのコア）を紡糸した後、ダイス５で裸の光ファイバ１０の外周に紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂を被覆する。この被覆は、Ｈ−ＰＣＦの場合はクラッドに相当する。樹脂被覆が施された光ファイバ１０は、硬化炉６に通されることで紫外線の照射または加熱を受けて、樹脂被覆が徐々に硬化していく。硬化炉６から出た光ファイバ１０は、ガイドローラ７によって方向を変えられた後、キャプスタン装置２０のキャプスタンホイール２１とキャプスタンベルト２２との間に把持された状態で引っ張られ、巻取ボビン３０に巻き取られる。

本実施形態では、キャプスタン装置２０の構成要素であるキャプスタンホイール２１及びキャプスタンベルト２２の少なくとも一方の硬度が変更されている。以下、図２を参照しながら、本実施形態におけるキャプスタン装置２０について説明する。

図２は、本実施形態のキャプスタン装置の主要部構成を示す図である。本実施形態のキャプスタン装置２０では、キャプスタンホイール２１がステンレス等の金属製で構成されており、キャプスタンベルト２２Ａが発泡ウレタン等の柔軟性を有するスポンジ状の発泡材料で構成されている。すなわち、本実施形態では、キャプスタンベルト２２Ａを発泡ウレタン等の柔軟性を有する発泡材料で構成することにより、キャプスタンベルト２２Ａの硬度をキャプスタンホイール２１の硬度よりも低く設定している。

具体的な硬度について説明すると、キャプスタンホイール２１の硬度は、Ｄ硬度１００であり、一方キャプスタンベルト２２Ａの硬度の範囲は、Ａ硬度
５〜２０である。ここで、Ａ硬度およびＤ硬度は、ＪＩＳ Ｋ６２５３に規定されている硬度基準である。このように、キャプスタンホイール２１が金属製である場合には、発泡ウレタン等の柔軟性を有する発泡材料を用いてキャプスタンベルト２２Ａの硬度を下げることによって、光ファイバ１０の外傷を防ぎながら、光ファイバの安定した引き取りを行うことができるようになる。

ここで、使用可能なキャプスタンホイール２１としては、Ｄ硬度が１００である金属製のキャプスタンホイールに限られない。
図３は、キャプスタンホイール２１Ｂを用いたキャプスタン装置を示す図である。このキャプスタン装置では、キャプスタンホイール２１Ｂが光ファイバ１０と接する外周面２１ｂがウレタン等の樹脂で構成されており、表面硬度をＤ硬度５０〜９５の範囲に設定してある。このようにキャプスタンホイール２１Ｂの外周面２１ｂの硬度をある所定の範囲に下げることで、光ファイバ１０の外傷を防ぎながら、安定した光ファイバの引き取りを行うことができるようになる。

前記のキャプスタンホイール２１Ｂの表面硬度範囲（Ｄ硬度５０〜９５）の設定には、次のような根拠がある。即ち、ガラス（コア）径２００μｍ、樹脂被覆外径２３０μｍの光ファイバにおいて、硬化後の樹脂の伸びが１０％、ヤング率が１０ｋｇ／ｃｍのとき、キャプスタンホイールの硬度がＤ硬度９５以上の場合は、ファイバの外傷によると思われる断線の頻度が上昇し、硬度が５０以下になると光ファイバの保持が難しくなって、光ファイバの引き取りが困難となった。
以上を鑑みると、キャプスタンホイール２１Ｂの表面硬度は、Ｄ硬度５０〜９５の範囲に設定するのが好ましい。

また、この場合は、キャプスタンホイール２１Ｂの外周面の硬度が低下しているため、キャプスタンベルト２２Ｂ側はスポンジ状の発泡材料で構成する必要がなくなり、例えば、発泡材料よりも硬度が高いウレタン製等の平滑なゴムベルトでキャプスタンベルト２２Ｂを構成することができるようになる。ここで、ウレタン製等の平滑なゴムベルトでキャプスタンベルト２２Ｂの硬度範囲としては、硬度Ａが３０〜８０であることが好ましい。

何らかの理由によりキャプスタンベルト２２とキャプスタンホイール２１との間で光ファイバが折れ、この折れた光ファイバの破片がキャプスタンベルト２２に突き刺さってしまうことも考えられる。キャプスタンベルト２２がスポンジ状の発泡材料で構成されている場合には、発泡材料の表面に細かな凹凸が存在しまた発泡材料の硬度が低いため、この折れた光ファイバの破片が発泡材料内に容易に食い込んでしまう場合もある。

また、発泡材料の表面は視認性が低いため、光ファイバの破片をキャプスタンベルト２２の表面から完全に除去することができない場合も考えられる。そして、除去できなかった破片がキャプスタンベルト２２に食い込んだまま次回の光ファイバの製造を行うと、除去できずキャプスタンベルト２２に食い込んだ破片によって、製造される光ファイバに外傷を与えてしまう可能性もある。

一方、ウレタン製等の平滑なゴムベルトでキャプスタンベルト２２Ｂを構成した場合には、表面視認性が発泡ウレタン等の発泡材料よりも高いため、折れた光ファイバの破片を発見しやすく、除去できずにキャプスタンベルト２２Ｂ表面に光ファイバの破片が残ったままになりにくい。したがって、平滑なゴムベルトからなるキャプスタンベルト２２Ｂを用いた場合には、光ファイバが製造中に折れてしまった場合でも、光ファイバの破片の除去および清掃が容易であり、次回の光ファイバの製造時において前回と同様の条件で安定して光ファイバを製造することが可能となる。

本発明に係る実施形態の光ファイバの線引装置を示す概略的な全体構成図である。 本発明の本実施形態におけるキャプスタン装置の拡大図である。 本発明の本実施形態におけるキャプスタン装置の拡大図である。

符号の説明

１ 光ファイバ用プリフォーム
２ 線引炉
５ ダイス（被覆処理手段）
６ 硬化炉（被覆処理手段）
１０ 光ファイバ
２０ キャプスタン装置
２１，２１Ｂ キャプスタンホイール
２２，２２Ａ，２２Ｂ キャプスタンベルト

Claims (3)

1. 光ファイバ用プリフォームを加熱し溶融させる線引炉と、
   前記線引炉から紡糸した光ファイバに樹脂被覆を施す被覆処理手段と、
   キャプスタンホイール及び前記キャプスタンホイールと対向配置されたキャプスタンベルトを有し、前記キャプスタンホイール及び前記キャプスタンベルトによって前記光ファイバを把持した状態で、前記光ファイバに線引き力を与えて前記光ファイバを引き取るキャプスタン装置を備えた光ファイバの線引装置において、
   前記キャプスタンベルトを発泡材料で構成したことを特徴とする光ファイバの線引装置。
2. 光ファイバ用プリフォームを加熱し溶融させる線引炉と、
   前記線引炉から紡糸した光ファイバに樹脂被覆を施す被覆処理手段と、
   キャプスタンホイール及び前記キャプスタンホイールと対向配置されたキャプスタンベルトを有し、前記キャプスタンホイール及び前記キャプスタンベルトによって前記光ファイバを把持した状態で、前記光ファイバに線引き力を与えて前記光ファイバを引き取るキャプスタン装置を備えた光ファイバの線引装置において、
   前記キャプスタンホイールの前記光ファイバに接する表面の硬度を、Ｄ硬度５０〜９５の範囲に設定したことを特徴とする光ファイバの線引装置。
3. 前記キャプスタンベルトの硬度をＡ硬度３０以上に設定したことを特徴とする請求項２記載の光ファイバの線引装置。

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