JP2018177575A - 光ファイバの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光ファイバ母材を溶融紡糸して光ファイバ裸線3を形成する紡糸工程と、非接触式方向変換器20Cによって光ファイバ裸線を冷却する冷却工程と、非接触式方向変換器の下流側かつコーティング部30の上流側に配置された温度調整部13によって、光ファイバ裸線の温度を調整する温度調整工程と、コーティング部によって、光ファイバ裸線の外周に樹脂前駆体を含む未硬化被覆層を設けるコーティング工程と、硬化部によって未硬化被覆層を硬化させる硬化工程と、を有する光ファイバの製造方法。
【選択図】図1
Description
このような製造方法において、光ファイバの生産能力を高めるためには、線引き線速を高速化させることが必要である。しかしながら、線引き線速を高速化させると、光ファイバが一つの冷却装置若しくは被覆硬化装置などを通過する時間が短くなるため、これらの装置の設置数を増やす必要が生じる。
ここで、徐冷炉には、被覆層が設けられる前の傷つきやすい光ファイバ裸線が通されている。また、被覆硬化装置には、液状の未硬化被覆層を有する光ファイバ素線が通されている。これらの状態の光ファイバを、方向変換のためのプーリ等に接触させると、光ファイバの強度の低下や被覆層の変形の要因となるため、各装置は光ファイバ母材の溶融炉から下方に向けて直線上に配置する必要があった。
この制限を打破する技術として、下記特許文献1では、非接触式方向変換器を開示している。非接触式方向変換器は、その構成部材を光ファイバに接触させることなく、光ファイバの進行方向を変換させることが可能である。非接触式方向変換器を用いることで、未硬化被覆層が形成される前や未硬化被覆層が完全に硬化する前であっても光ファイバの進行方向を変換できるため、各装置を自由に配置することが可能となり、高さ方向のスペースの制限がある場所でも線引き速度の高速化を図ることができる。
以下、第1実施形態に係る光ファイバの製造装置の構成を、図1を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部を認識可能な大きさとするため縮尺を適宜変更している。
図1に示すように、光ファイバの製造装置1Aは、紡糸部10と、除冷炉11と、冷却器12と、非接触式方向変換器20A〜20Cと、コーティング部30と、硬化部40と、被覆径測定部50と、方向変換器20Dと、引き取り部70と、巻き取り部90と、を備えており、各部が上からこの順に配置されている。
冷却器12は、光ファイバ裸線3を冷却する。冷却器12としては、後述する冷却筒などを採用することができる。なお、冷却器12の下流側に配置されている非接触式方向変換器20A〜20Cでも光ファイバ裸線3は充分に冷却されるため、光ファイバの製造装置1Aは、冷却器12を備えていなくてもよい。
引き取り部70は、例えば引取りキャプスタンであり、引き取り部70によって線引き速度が決定される。線引き速度は例えば25m/sec以上である。
巻取り部90は、光ファイバ素線5を巻き取る巻取りボビンなどである。
以上のことから、非接触式方向変換器20A〜20Cを通過後の光ファイバ裸線3の温度は、コーティング部30に進入する前に、所定の範囲内(例えば30℃〜100℃)で安定するように管理されることが望ましい。
逆に、tm<tである場合には、光ファイバ裸線3の温度をより上昇させるように温度調整部13を動作させる信号が、制御信号Q1として出力される。温度調整部13が冷却筒である場合、この制御信号Q1を受け取った温度調整部13は、冷却筒の空洞内に導入されるガスの熱伝導率が小さくなるように、ガスの混合比を変更する。
このようにして、温度調整部13は、温度測定部14による光ファイバ裸線3の温度の測定結果に基づいて、実温度tmが目標温度tに近づくように、コーティング部30に進入する光ファイバ裸線3の温度を調整する。
次に、光ファイバの伝送損失を小さく抑えるために除冷炉11において光ファイバ裸線3を徐々に冷却した上で、冷却器12によって、所定の温度まで光ファイバ裸線3を冷却する(第1冷却工程)。
次に、光ファイバ裸線3の温度を、温度調整部13によって調整する(温度調整工程)。このとき、制御部15Aは、温度測定部14が測定した光ファイバ裸線3の実温度tmが目標温度tに近づくように、温度調整部13を制御する。
次に、硬化部40において、未硬化被覆層を硬化させる(硬化工程)。
次に、被覆径測定部50において、光ファイバ素線の外径を測定する。
そして、方向変換器20Dによって光ファイバ素線の進行方向を略水平方向に変換させ、引き取り部70によって光ファイバ素線を引き取りながら、巻き取り部90によってこの光ファイバ素線を巻き取る。
次に、本発明に係る第2実施形態について説明するが、第1実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
本実施形態では、被覆径測定部50の測定結果に基づいて、温度調整部13を制御する点が第1実施形態と異なる。
なお、図3の例では、温度調整部13の下流側に温度測定部が設けられていないが、第1実施形態と同様に温度測定部を設けてもよい。
そこで、例えばdcm>dcである場合には、光ファイバ裸線3の温度をより上昇させるように温度調整部13を動作させる信号が、制御信号Q2として出力される。逆に、dcm<dcである場合には、光ファイバ裸線3の温度をより低下させるように温度調整部13を動作させる信号が、制御信号Q2として出力される。これら制御信号Q2に応じて、温度調整部13は、冷却筒に導入するガスの混合比などを変更する。
このようにして、温度調整部13は、被覆径測定部50による被覆層の外径の測定結果に基づいて、実被覆径dcmが目標被覆径dcに近づくように、コーティング部30に進入する光ファイバ裸線3の温度を調整する。
次に、本発明に係る第3実施形態について説明するが、第1実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
本実施形態では、線引き速度および非接触式方向変換器のガス流量が、コーティング部30に進入する光ファイバ裸線3の温度に影響を与えることに着目し、線引き速度および前記ガス流量に基づいて温度調整部13を制御する点が、第1実施形態と異なる。
なお、本実施形態の引き取り部70は、線引き速度Vを検出し、これを制御部15Cに入力するように構成されている。
本実施例では、図7に示す光ファイバの製造装置1Dを用いて光ファイバを製造した。光ファイバの製造装置1Dの基本的な構成は、第2実施形態の製造装置1Bの構成と同様である。ただし、除冷炉および冷却部は設けられておらず、非接触式方向変換器20Aおよび20Bの間には非接触式方向変換器20Eが設けられている。また、非接触式方向変換器20Cと温度調整部13との間には温度測定部14Aが設けられ、温度調整部13とコーティング部30との間には温度測定部14Bが設けられている。
なお、光ファイバの製造装置1Dにおける非接触式方向変換器20A、20E、20B、20Cはそれぞれ、光ファイバ裸線3の進行方向を180°、180°、90°、90°の順に変換する。
逆に、dcm<dcの場合には、温度調整部13に導入される混合ガスのうち、ヘリウムの混合比を上昇させる制御信号Q2を制御部15Bが出力することで、被覆径を増大させることができる。
この結果、温度測定部14Aで測定された光ファイバ裸線3の温度は、線引き速度が28m/secで103℃、33m/secで143℃、44m/secで229℃、50m/secで271℃であった。
これに対し、温度測定部14Bで測定された光ファイバ裸線3の温度は、線引き速度が28m/secで30℃、33m/secで37℃、44m/secで56℃、50m/secで68℃となった。
このように、温度調整部13を通過前の光ファイバ裸線3の温度が103℃〜271℃であったのに対し、温度調整部13を通過後の光ファイバ裸線3の温度は30℃〜68℃となった。
また、線引き速度を±1m/secの範囲で変動させても、被覆層の外径の変動は±1μm以内となり、コーティングの安定性が良好であることが確認された。
比較例1として、実施例と同様の製造装置1Dを用いて、制御部15Bによる温度調整部13の制御を行なわずに光ファイバ素線を製造した。この結果、線引き速度を±1m/secの範囲で変動させると、被覆層の外径が±5μm程度変動した。
比較例1と実施例との対比から、実施例における制御部15Bの温度調整部13への制御が適切であり、被覆層の外径を安定させる効果が得られていることが判る。
比較例2として、実施例における製造装置1Dの構成から、温度調整部13を除いた装置によって、光ファイバ素線を製造した。すなわち、非接触式方向変換器20Cを通過した光ファイバ裸線3が、温度調整工程を経ることなく、コーティング部30に進入する構成である。この構成で線引き速度を32m/secとすると、コーティング部30に進入する光ファイバ裸線3の温度は100℃となり、線引き速度を35m/secとすると、同温度は116℃となった。
以上のことから、コーティング部30に進入する光ファイバ裸線3の温度は、100℃以下となるように管理されることが望ましい。
比較例3は、比較例1と同様の構成の製造装置を用いて、線引き速度を10m/secとした。すなわち、線引き速度を低速にしつつ、光ファイバ裸線3を冷却筒によって冷却してから、コーティング部30に進入させる構成である。この構成では、コーティング部30に進入する光ファイバ裸線3の温度が20℃となった。
この結果、光ファイバ裸線3に被覆層は形成されたものの、硬化後の被覆層と光ファイバ裸線3との密着性が弱く、この光ファイバ素線を指で軽くしごく程度で、被覆層が光ファイバ裸線3から剥離されてしまった。これは、コーティング部30に進入する光ファイバ裸線3の温度が低すぎるために生じる現象であると考えられる。
一方、実施例1では、コーティング部30に進入する光ファイバ裸線3の温度が30℃(線引き速度28m/sec)の場合に、被覆層が正常に形成されることが確認されている。従って、コーティング部30に進入する光ファイバ裸線3の温度は、30℃以上となるように管理されることが望ましい。
なお、温度調整部13を制御する際の各種ばらつきを吸収するために、上記温度範囲には、10℃程度の余裕を持たせるとよい。この場合、コーティング部30に進入する光ファイバ裸線3の温度を、40℃以上90℃以下の範囲内にするとよい。
Claims (6)
- 光ファイバ母材を溶融紡糸して光ファイバ裸線を形成する紡糸工程と、
非接触式方向変換器によって前記光ファイバ裸線を冷却する冷却工程と、
前記非接触式方向変換器の下流側かつコーティング部の上流側に配置された温度調整部によって、前記光ファイバ裸線の温度を調整する温度調整工程と、
前記コーティング部によって、前記光ファイバ裸線の外周に樹脂前駆体を含む未硬化被覆層を設けるコーティング工程と、
硬化部によって前記未硬化被覆層を硬化させる硬化工程と、
を有する光ファイバの製造方法。 - 前記温度調整部は、前記非接触式方向変換器の下流側かつ前記コーティング部の上流側に配置された温度測定部による前記光ファイバ裸線の温度の測定結果に基づいて、前記光ファイバ裸線の温度を調整する、
請求項1に記載の光ファイバの製造方法。 - 前記温度調整部は、前記硬化部の下流側に配置された被覆径測定部による被覆層の外径の測定結果に基づいて、前記光ファイバ裸線の温度を調整する、請求項1または2に記載の光ファイバの製造方法。
- 前記温度調整部と前記コーティング部との間における前記光ファイバ裸線の温度が30℃以上100℃以下の範囲内である、請求項1から3のいずれか1項に記載の光ファイバの製造方法。
- 前記温度調整部は、前記光ファイバ裸線を冷却する機能を有する、請求項1から4のいずれか1項に記載の光ファイバの製造方法。
- 前記温度調整部は、前記光ファイバ裸線を加熱する機能を有する、請求項1から5のいずれか1項に記載の光ファイバの製造方法。
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