JP2023128454A - 光ファイバの製造方法及び光ファイバの製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバの被覆偏肉等の変動を抑制する光ファイバの製造方法を提供する。【解決手段】光ファイバの製造方法は、光ファイバ母材を溶融して光ファイバ裸線を線引きする工程と、被覆装置により光ファイバ裸線に樹脂を被覆して光ファイバ素線を形成する工程と、直下ローラにより光ファイバ素線を方向変更して光ファイバ素線を巻取り装置で巻き取る工程と、を備える。直下ローラは、非回転式のガイドローラである。【選択図】図１

Description

本開示は、光ファイバの製造方法及び光ファイバの製造装置に関する。

特許文献１には、光ファイバの製造方法が開示されている。この光ファイバの製造方法では、光ファイバ母材を溶融して線引きした光ファイバ裸線に樹脂を被覆する。そして、樹脂が被覆された光ファイバ素線を直下ローラで方向変更して巻取り装置で巻き取る。これにより、光ファイバが製造される。特許文献２には、紡糸工程からコーティング工程までのいずれかの位置で、エアガイドで光ファイバ裸線の方向を変更することが開示されている。特許文献３には、熱硬化性樹脂の被覆が未硬化のまま直下ローラに接触すると変形するので、直下ローラのガイド部から流体を吹き出して浮上させることが開示されている。

特開２０２０－１４７４５７号公報 特開２０１６－１４７７７１号公報 特開２０２０－００７１８３号公報

従来の光ファイバの製造方法では、光ファイバ素線を方向変更する直下ローラにおいて、回転軸とローラの垂直度とのずれに起因する微小な振動（あおり振動）が生じることがある。この微小な振動は、直下ローラにガイドされる光ファイバ素線及びそれに連なる光ファイバ裸線に伝搬し、光ファイバ裸線等を振動させる。光ファイバ裸線等が振動すると、樹脂を被覆中の光ファイバ裸線が所定経路から水平方向に僅かにずれ、光ファイバ素線の被覆樹脂に偏肉を生じさせたり、外径変動を生じさせたりしてしまう。また、それらの変動に伴い、光ファイバの品質特性にも変動が生じる可能性がある。また、従来のローラでは、ベアリングの回転抵抗が線引き張力に加算されてしまい、ベアリングの回転抵抗には個体差があるため、線引き張力を良好の範囲に合わせ込めない可能性もある。更に、１本の光ファイバに複数のコアを持つマルチコア光ファイバの製造方法では、直下ローラのあおり振動により、直下ローラの溝の底で光ファイバが転がり、長手方向に捻じれる場合がある。マルチコア光ファイバが捻れると、例えば、マルチコアファイバ同士を接続する際に、複数のコアを正しい順番及び位置で対向させることが難しくなる。そこで、線引き張力への影響や光ファイバの被覆偏肉等の変動を抑制することができる光ファイバの製造方法及び製造装置が望まれている。

本開示は、光ファイバの被覆偏肉等の変動を抑制することができる、光ファイバの製造方法及び光ファイバの製造装置を提供することを目的とする。

本開示は、光ファイバの製造方法を提供する。この光ファイバの製造方法は、光ファイバ母材を溶融して光ファイバ裸線を線引きする工程と、被覆装置により光ファイバ裸線に樹脂を被覆して光ファイバ素線を形成する工程と、直下ローラにより光ファイバ素線を方向変更して光ファイバ素線を巻取り装置で巻き取る工程と、を備える。直下ローラは、非回転式のガイドローラである。

本開示は、光ファイバの製造装置を提供する。この光ファイバの製造装置は、溶融装置と、被覆装置と、巻取り装置と、直下ローラと、を備える。溶融装置は、光ファイバ母材から光ファイバ裸線を線引きするために光ファイバ母材を溶融する。被覆装置は、光ファイバ裸線を樹脂により被覆して光ファイバ素線を形成する。巻取り装置は、光ファイバ素線を巻き取る。直下ローラは、光ファイバ素線の通過経路において被覆装置と巻取り装置との間に位置し、光ファイバ素線を方向変更する。直下ローラは、非回転式のガイドローラである。

本開示によれば、光ファイバの被覆偏肉等の変動を抑制することができる。

図１は、一実施形態に係る光ファイバの製造装置の概略図である。 図２は、非接触ガイドを示す斜視図である。 図３は、図２に示す非接触ガイドを中心軸Ｃに沿って分解したときの分解斜視図である。 図４は、図２に示す非接触ガイドをＩＶ－ＩＶ線に沿って切断した際の断面図である。 図５は、図２に示す非接触ガイドの内部部材を中心軸Ｃに沿って分解したときの分解斜視図である。 図６は、図４に示す非接触ガイドのうち破線で囲まれた領域Ａの拡大図である。 図７は、図２に示す非接触ガイドをＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿って切断した際の断面図である。

［本開示の実施形態の説明］
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。一実施形態に係る光ファイバの製造方法は、光ファイバ母材を溶融して光ファイバ裸線を線引きする工程と、被覆装置により光ファイバ裸線に樹脂を被覆して光ファイバ素線を形成する工程と、直下ローラにより光ファイバ素線を方向変更して光ファイバ素線を巻取り装置で巻き取る工程と、を備える。直下ローラは、非回転式のガイドローラである。

一実施形態に係る光ファイバの製造装置は、溶融装置と、被覆装置と、巻取り装置と、直下ローラと、を備える。溶融装置は、光ファイバ母材から光ファイバ裸線を線引きするために光ファイバ母材を溶融する。被覆装置は、光ファイバ裸線を樹脂により被覆して光ファイバ素線を形成する。巻取り装置は、光ファイバ素線を巻き取る。直下ローラは、光ファイバ素線の通過経路において被覆装置と巻取り装置との間に位置し、光ファイバ素線を方向変更する。直下ローラは、非回転式のガイドローラである。

上記実施形態に係る光ファイバの製造方法及び製造装置では、樹脂が被覆された光ファイバ素線を巻き取る際、当該光ファイバ素線を直下ローラで方向変更している。この直下ローラは非回転式のガイドローラであり、回転せずに、光ファイバ素線を搬送している。この場合、直下ローラが回転しないため、直下ローラからの振動が光ファイバ裸線等に伝搬されない。このため、上記実施形態によれば、光ファイバ裸線への樹脂の被覆を適切に行って、被覆偏肉等の変動を抑制した光ファイバを製造することができる。

一実施形態として、上記の光ファイバの製造方法又は製造装置において、非回転式のガイドローラは、光ファイバ素線の一部を巻き付け可能なガイド部を外周面に沿って有する非接触ガイドであり、非接触ガイドのガイド部には、光ファイバ素線を浮遊させる気体を吹き出す複数の噴出口が設けられていてもよい。この実施形態によれば、光ファイバ素線を気体により浮遊させている、即ち非接触の状態で光ファイバ素線を搬送している。この場合、非接触ガイドにより、樹脂が被覆された光ファイバ素線をローラに接触することなく方向変更することができるため、非接触ガイドからの振動が光ファイバ裸線等に伝搬されない。また、非接触ガイド後段の各種装置（例えば巻取り装置等）からの振動も非接触ガイドの気体浮遊により減衰され、光ファイバ裸線等へ伝搬されづらくなる。以上により、この実施形態によれば、光ファイバ裸線への樹脂の被覆を適切に行って、被覆偏肉等の変動を更に抑制した光ファイバを製造することができる。

一実施形態として、上記の光ファイバの製造方法又は製造装置において、非接触ガイドのガイド部には、噴出口に連通し外周面に沿って延びる隙間が設けられていてもよく、隙間の幅が調整可能であってもよい。この場合、光ファイバ素線の方向変更を担う非接触ガイドでの光ファイバ素線の浮遊の安定性を、隙間の幅の調整により容易に制御することができる。このため、この実施形態によれば、長期に亘って被覆偏肉を抑制した光ファイバを製造することができる。

一実施形態として、上記の光ファイバの製造方法又は製造装置は、線引き張力を測定する工程又は測定装置を更に備えてもよい。この場合において、巻き取る工程又は制御装置では、測定された線引き張力に基づいて非接触ガイドの隙間の幅を調整して、非接触ガイドを介して光ファイバ素線を巻き取ってもよい。この場合、線引き張力に応じた吹出圧で気体を吹き付けることで、適切な浮遊量としながら、光ファイバ素線を非接触ガイドによってガイドすることができる。そのため、この実施形態によれば、被覆偏肉等の変動を更に抑制した光ファイバを製造することができる。

一実施形態として、上記の光ファイバの製造方法又は製造装置は、光ファイバ素線のファイバ径を測定する工程又は測定装置を更に備えてもよい。この場合において、巻き取る工程又は制御装置では、測定されたファイバ径に基づいて非接触ガイドの隙間の幅を調整して、非接触ガイドを介して光ファイバ素線を巻き取ってもよい。この場合、光ファイバ素線のファイバ径に応じた隙間の幅とすることで、適切な浮遊量としながら、光ファイバ素線を非接触ガイドによってガイドすることができる。そのため、この実施形態によれば、被覆偏肉等の変動を更に抑制した光ファイバを製造することができる。

一実施形態として、上記の光ファイバの製造方法又は製造装置において、非接触ガイドは、複数の噴出口を外周面に有する内部部材と、複数の噴出口から噴出される気体の噴出方向と交差する第１方向において内部部材を挟み込むように収容する第１フランジ及び第２フランジと、を備えてもよい。第１フランジ及び第２フランジの少なくとも一方は、複数の噴出口から噴出された気体を通過させる隙間が第１フランジの外縁部と第２フランジの外縁部との間に設けられるように、内部部材に取り付けられていてもよい。第１フランジ及び第２フランジの少なくとも一方は、隙間の幅を変化させる方向に移動可能となっていてもよい。この場合、非接触ガイドによる光ファイバ素線の浮遊の安定性を簡易な構成により容易に調整することができる。そのため、この実施形態によれば、被覆偏肉を容易に抑制して光ファイバを製造することができる。なお、この実施形態において、第１フランジ及び第２フランジの少なくとも一方を移動し、隙間の幅を調整してもよい。

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係る光ファイバの製造方法及び光ファイバの製造装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

図１を参照して、一実施形態に係る光ファイバの製造方法及び光ファイバの製造装置について説明する。図１は、一実施形態に係る光ファイバの製造装置１の概略図である。製造装置１は、線引き炉３、冷却装置４、被覆装置５、硬化装置６、直下ローラ７、牽引ローラ８、及び巻取り装置９を、光ファイバ裸線１０及び光ファイバ素線１１の通過経路に沿って順に備えている。この製造装置１では、光ファイバ母材２を加熱溶融して光ファイバ裸線１０の線引きを行い、光ファイバ裸線１０を冷却装置４で所定の温度まで冷却する。その後、冷却された光ファイバ裸線１０の外周に被覆装置５で樹脂を被覆すると共に硬化装置６でその樹脂を硬化することにより光ファイバ素線１１を形成する。そして、光ファイバ素線１１を直下ローラ７により方向変更して光ファイバ素線１１を巻取り装置９で巻き取る。以下、製造装置１の各構成及び各構成での製造工程についてより詳細に説明する。

線引き炉３は、光ファイバ母材２を加熱溶融して鉛直方向に沿って線引きすることにより光ファイバ裸線１０を形成する。線引き炉３は、光ファイバ母材２の周囲に位置するヒータを有する。光ファイバ母材２は、例えば石英ガラスを含むガラス体（プリフォーム）である。光ファイバ裸線１０は、例えばコアと、コアの外周を覆うクラッドを含むガラス線である。線引き炉３は、光ファイバ母材２の下端をヒータによって加熱し軟化させた後に線引きを行えるようにする。線引きされた光ファイバ裸線１０は、冷却装置４へと送られる。

冷却装置４は、光ファイバ裸線１０を冷却する。冷却装置４は、例えば外壁によって囲まれる内部空間Ｓを有し、内部空間Ｓの中を光ファイバ裸線１０が通過する。冷却装置４の外壁は、冷却装置４の内部を確認できるように透明なガラス又は樹脂によって構成されていてもよい。冷却装置４は、光ファイバ裸線１０を冷却するための冷却ガスを内部空間Ｓに注入するための吸気口（不図示）を有していてもよい。光ファイバ裸線１０の熱は、冷却ガスを冷媒として外部に放出される。冷却装置４は、冷却ガスを排出するための排気口（不図示）を有していてもよい。

被覆装置５は、冷却装置４によって所定温度まで冷却された光ファイバ裸線１０の外周に被覆樹脂を塗布する。被覆樹脂は、例えば紫外線硬化型樹脂である。被覆装置５は、種類の異なる２つの被覆樹脂を光ファイバ裸線１０の外周に塗布してもよい。被覆装置５は、例えばプライマリ樹脂を光ファイバ裸線１０に塗布した後、セカンダリ樹脂をプライマリ樹脂の外側に塗布してもよい。被覆装置５は、プライマリ樹脂とセカンダリ樹脂とを略同時に光ファイバ裸線１０に塗布してもよい。被覆樹脂が塗布された光ファイバ裸線１０は、硬化装置６に送られる。なお、被覆装置５の直後に樹脂が被覆された光ファイバ素線１１のファイバ径を測定する測定装置を設けてもよい。

硬化装置６は、紫外線を照射することにより、光ファイバ裸線１０に塗布された被覆樹脂を硬化させる。硬化装置６は、紫外線を出射する紫外線ランプ等の発光素子を有している。光ファイバ裸線１０に塗布された被覆樹脂が硬化することにより、光ファイバ素線１１が完成する。完成した光ファイバ素線１１は、直下ローラ７へと送られる。なお、硬化装置６の直後に被覆樹脂が硬化された光ファイバ素線１１のファイバ径を測定する測定装置を設けてもよい。

直下ローラ７は、光ファイバ母材２と被覆装置５とを結ぶ線引き方向（鉛直方向）上であって、被覆装置５及び硬化装置６の直下に配置された非回転式のローラであり、光ファイバ素線１１の移動方向を鉛直方向から所定の方向へと変更する。直下ローラ７によって移動方向が変更された光ファイバ素線１１は、牽引ローラ８へと送られる。牽引ローラ８は、光ファイバ素線１１を牽引し移動させる。牽引ローラ８の回転速度を変更することにより、光ファイバ素線１１の移動速度を調整可能となっている。光ファイバ素線１１は、牽引ローラ８から巻取り装置９へと送られ、巻取り装置９によって巻き取られる。なお、牽引ローラ８の手前に張力計を設置し、光ファイバ裸線１０又は光ファイバ素線１１に対する線引き張力を測定するようにしてもよい。

直下ローラ７は、非回転式のガイドローラである非接触ガイド２０（図２を参照）によって構成される円盤形状の部材であり、外周面に沿って設けられた隙間８０に光ファイバ素線１１が通される。隙間８０は、溝形状を有し、光ファイバ素線１１を非回転で且つ非接触状態で巻き付け可能なガイド部として機能する。隙間８０の幅は、ガイドする光ファイバ素線のファイバ径又は線引き張力等に基づいて調整可能であってもよい。隙間８０の内側には、光ファイバ素線１１を浮遊させる気体を吹き出す複数の噴出口４７（図４を参照）が設けられている。直下ローラ７は、噴出口４７から外方に気体を吹き出すことにより、光ファイバ素線１１を、非回転で且つ非接触状態でガイドして、その方向を変更する。

次に、図２から図６を参照して、直下ローラ７に適用される非接触ローラの一例である非接触ガイド２０の構造について説明する。図２は、非接触ガイド２０を示す斜視図である。図３は、非接触ガイド２０を中心軸Ｃに沿って分解したときの分解斜視図である。図４は、非接触ガイド２０を図２に示すＩＶ－ＩＶ線に沿って切断した際の断面図である。図５は、内部部材４０を中心軸Ｃに沿って分解したときの分解斜視図である。図６は、図４に示す破線で囲まれた領域Ａの拡大図である。なお、直下ローラ７に適用される非接触ローラは、ガイドする光ファイバ素線１１を非接触状態で方向変更できるものであれば、非接触ガイド２０と異なる他の構成であってもよい。

非接触ガイド２０は、光ファイバ素線１１の移動方向を変更する部材である。非接触ガイド２０は、平面視において円形状を有している。非接触ガイド２０は、図２に示すように、第１フランジ３０と第２フランジ７０との間に隙間８０を有している。隙間８０は、非接触ガイド２０の外周に沿って環状に設けられている。隙間８０には、光ファイバ素線１１が通される。隙間８０からは、外方に向けて、非接触ガイド２０の内部に導入された気体が吹き出されている。吹き出された気体は、隙間８０に通された光ファイバ素線１１に吹き付けられる。光ファイバ素線１１は、気体が吹き付けられることにより浮遊し、第１フランジ３０及び第２フランジ７０と接触しないようになっている。これにより、非接触ガイド２０が非回転式であっても、光ファイバ素線１１を傷付けることなく、方向変換することができる。

非接触ガイド２０は、図３に示すように、第１フランジ３０、内部部材４０、及び、第２フランジ７０を備える。第１フランジ３０は、非接触ガイド２０の側部に設けられ内部部材４０の一部を収容する部材である。第１フランジ３０は、平面視において円形状を有する円盤部３１と、円盤部３１の外周に沿って形成された周壁部３２を有する。円盤部３１には、図３に示すように、１つの孔部３１ａ及び複数のねじ穴３１ｂが設けられている。孔部３１ａは、円盤部３１の中心に設けられた貫通孔である。孔部３１ａは、図４に示すように、内部部材４０が有する軸部４２を挿通可能となっている。複数のねじ穴３１ｂは、孔部３１ａを囲むように点在して設けられた小径の貫通孔である。複数のねじ穴３１ｂは、複数のねじ９０をそれぞれ挿通可能となっている。第１フランジ３０は、ねじ９０によって内部部材４０に固定される。

周壁部３２は、第１フランジ３０の外側に面する外周面３２ａと、第１フランジ３０の内側（後述する第１収容部３３側）に面する内周面３２ｂとを有する。外周面３２ａの第２フランジ７０側の端部は、図４に示すように、中心軸Ｃに向かって内側に湾曲し、内周面３２ｂの端部と接続している。すなわち、外周面３２ａの端部は、断面視において曲線形状を有する。外周面３２ａと、後述する第２フランジ７０の外周面７２ａとの間には、光ファイバ素線１１が通る隙間８０が設けられている。隙間８０を画定する第１フランジ３０の外縁部の表面（本実施形態においては、外周面３２ａ）が有するビッカース硬度は、例えば８００ＨＶ以上であればよく、１５００ＨＶ以上であればより好ましい。ビッカース硬度は、ＪＩＳＺ２２４４：２００９に基づいて測定される。具体的には、正四角錐のダイヤモンド圧子を、試料の表面（本実施形態においては外周面３２ａ）に押し込み、表面に残ったくぼみの対角線長さからビッカース硬度を求める。

第１フランジ３０は、内部部材４０の一部が収容される第１収容部３３を有する。第１収容部３３は、円盤部３１の表面と周壁部３２の内周面３２ｂとによって画定される略円柱状の空間である。第１収容部３３に内部部材４０が収容された状態では、図４に示すように、周壁部３２の内周面３２ｂが内部部材４０の第１円柱面５０と対向する。

内部部材４０は、導入された気体を、第１フランジ３０と第２フランジ７０との間に隙間８０から外部へと吹き出す部材である。内部部材４０は、円盤形状を呈している。内部部材４０は、図５に示すように、本体部４１とプレート６０とを備える。本体部４１は、図４に示すように、中心軸Ｃに沿って延在する軸部４２と、軸部４２の一端に設けられた円柱部４３を有する。軸部４２の内部には、中心軸Ｃに沿って延びる第１気体流路４４が形成されている。第１気体流路４４は、軸部４２の端面４２ａに開口４２ｂを有する。開口４２ｂは、外部の気体供給源（エアポンプ等）と繋がる。気体供給源から供給される気体は、開口４２ｂを介して第１気体流路４４に流れ込む。開口４２ｂとは逆側に位置する第１気体流路４４の端部は、円柱部４３が有する流路分岐部４５と繋がっている。第１気体流路４４に流れ込んだ気体は、流路分岐部４５へと供給される。第１気体流路４４は、開口４２ｂ側から流路分岐部４５側に向かうにつれてその内径が段階的に小さくなるように形成されている。

円柱部４３は、略円柱状の部材であり、第１収容部３３及び後述する第２収容部７３に挟まれるように収容される。円柱部４３は、流路分岐部４５、複数の第２気体流路４６及び複数の噴出口４７を有する。流路分岐部４５は、略円柱状を有する内部空間であり、第１気体流路４４から供給された気体の流れる方向を複数方向に分岐させる。流路分岐部４５を画定する内周面４５ａには、その周方向に沿って複数の開口が等間隔に設けられている。当該複数の開口は、複数の第２気体流路４６とそれぞれ繋がっている。

複数の第２気体流路４６は、流路分岐部４５から円柱部４３の外周面に向かって放射状に設けられている（図７を参照）。第２気体流路４６の一端は上述したように内周面４５ａに設けられた開口と繋がっており、他端は円柱部４３の外周面に設けられた噴出口４７と繋がっている。噴出口４７は、外周面に沿って等間隔に複数設けられている。第１気体流路４４から供給された気体は、流路分岐部４５において滞留した後に分岐され、第２気体流路４６へと流れ込む。第２気体流路４６へと流れ込んだ気体は、噴出口４７から噴出される。噴出口４７から噴出された気体は、後述するバッファ溝５１を介して隙間８０から光ファイバ素線１１に吹き付けられる。本実施形態では、第２気体流路４６の断面は円形状である。第２気体流路４６のうち噴出口４７側に位置する部分は、内周面４５ａ側に位置する部分よりも内径が大きくなるように形成されている。第２気体流路４６の形状は、上述した形状に限定されない。第２気体流路４６の断面は、楕円形状又は多角形状であってもよい。第２気体流路４６は、断面積が一定であるストレートな流路であってもよい。

円柱部４３の外周面は、図４に示すように、第１円柱面５０、バッファ溝５１及び第２円柱面５２を中心軸Ｃに沿ってこの順に有している。第１円柱面５０は、バッファ溝５１よりも軸部４２側に寄って位置する。第１収容部３３に内部部材４０が収容された状態では、第１円柱面５０は、周壁部３２の内周面３２ｂと対向する。第１円柱面５０は、図６に示すように、第１溝部５４を有している。第１溝部５４は、内部部材４０の内側（図４に示す中心軸Ｃ側）に向かって窪む凹部であり、第１円柱面５０に沿って環状に連続して設けられている。第１溝部５４は、有底の矩形溝であり、底面５４ａ及び対向する一対の側面５４ｂにより画定される。

第１溝部５４には、第１シール部材６５が嵌め込まれている。第１シール部材６５は、例えば弾力性を有する樹脂から構成されたＯリングであってもよい。第１シール部材６５は、第１円柱面５０と、周壁部３２の内周面３２ｂとの隙間を封止し、噴出口４７から噴出された気体が当該隙間に流れ込むことを防止する。中心軸Ｃに沿う方向における第１溝部５４の幅（一対の側面５４ｂ間の距離）は、第１シール部材６５の断面の幅よりも若干大きく形成されている。これにより、第１フランジ３０を内部部材４０に対してスムーズに移動させることができる。

バッファ溝５１は、中心軸Ｃに向かって窪む凹部であり、内部部材４０の外周面に沿って環状に連続して設けられている。バッファ溝５１は、有底の矩形溝であり、底面に複数の噴出口４７が設けられている。バッファ溝５１は、複数の噴出口４７から噴出された気体を一旦留めた後、第１フランジ３０と第２フランジ７０との隙間８０から気体を外部へと吹き出す。

第２円柱面５２は、バッファ溝５１よりも軸部４２から離れて位置する。後述する第２収容部７３に内部部材４０が収容された状態では、第２円柱面５２は、周壁部７２の内周面７２ｂと対向する。第２円柱面５２は、図６に示すように、第２溝部５６を有している。第２溝部５６は、内部部材４０の内側（図４に示す中心軸Ｃ側）に窪む凹部であり、第２円柱面５２に沿って環状に連続して設けられている。第２溝部５６は、有底の矩形溝であり、底面５６ａ及び対向する一対の側面５６ｂにより画定される。

第２溝部５６には、第２シール部材６６が嵌め込まれている。第２シール部材６６は、例えば弾力性を有する樹脂から構成されたＯリングであってもよい。第２シール部材６６は、第２円柱面５２と、周壁部７２の内周面７２ｂとの隙間を封止し、噴出口４７から噴出された気体が当該隙間に流れ込むことを防止する。中心軸Ｃに沿う方向における第２溝部５６の幅（一対の側面５６ｂ間の距離）は、第２シール部材６６の断面の幅よりも若干大きく形成されている。これにより、第２フランジ７０を内部部材４０に対してスムーズに移動させることができる。

内部部材４０は、図５に示すように、プレート収容部５７を有する。プレート収容部５７は、プレート６０を収容可能な略円柱状の空間である。プレート収容部５７の内径は、流路分岐部４５の内径よりも大きい。プレート収容部５７を画定する内周面５７ａと、流路分岐部４５を画定する内周面４５ａとは、内側面５８によって接続されている。内側面５８は、中心軸Ｃに垂直な面に沿って広がりを有し、中心軸Ｃを囲むように環状に設けられている。内側面５８には、プレート６０を本体部４１に固定するための複数のねじ９１がそれぞれ取り付けられる複数のねじ穴５８ａが設けられている。

プレート６０は、図５に示すように、平面視において円形状を有する板部材である。プレート６０は、本体部４１のプレート収容部５７に収容される。プレート６０は、第１側面６１、第２側面６２及び外周面６３を有する。第１側面６１及び第２側面６２は、中心軸Ｃに沿う方向においてプレート６０の側面を形成する面である。外周面６３は、第１側面６１の外縁と第２側面６２の外縁とを接続する面である。プレート６０がプレート収容部５７に収容された状態において、第１側面６１のうち外周面６３寄りの領域は、プレート収容部５７の内側面５８と接触する。また、第１側面６１の中央領域は、内側面５８とは接触せず、流路分岐部４５を画定する壁面として機能する。

第１側面６１には、図４に示すように、第３溝部６１ａが設けられている。第３溝部６１ａは、中心軸Ｃを囲むように環状に連続して設けられている。第３溝部６１ａは、有底の矩形溝であり、第３シール部材６７が嵌め込まれている。第３シール部材６７は、例えば弾力性を有する樹脂から構成されたＯリングであってもよい。第３シール部材６７は、内側面５８と、第１側面６１との隙間を封止し、当該隙間から流路分岐部４５に供給された気体が外部に漏れ出ることを防止する。

プレート６０は、図５に示すように、第１側面６１から第２側面６２に向かって貫通する複数の貫通孔６４が設けられている。複数の貫通孔６４は、中心軸Ｃを囲む環状に並んで設けられている。複数の貫通孔６４には、複数のねじ９１がそれぞれ挿入される。貫通孔６４に挿入されたねじ９１の先端部は、本体部４１のねじ穴５８ａに取り付けられる。これにより、プレート６０がプレート収容部５７に収容された状態で本体部４１に対して固定される。

第２フランジ７０は、非接触ガイド２０の側部に設けられ内部部材４０の一部を収容する部材である。第２フランジ７０は、第１フランジ３０と同様の構成を有している。第２フランジ７０は、図３に示すように、中心軸Ｃに沿う方向において第１フランジ３０とは逆側に位置し、第１フランジ３０とは反転した向きで内部部材４０に取り付けられる。すなわち、本実施形態においては、１つのフランジを第１フランジ３０及び第２フランジ７０の両方に用いることができるので、第１フランジ３０及び第２フランジ７０それぞれに異なる形状のフランジを用意しなくともよい。

第２フランジ７０は、平面視において円形状を有する円盤部７１と、円盤部７１の外周に沿って形成された周壁部７２を有する。円盤部７１には、図３に示すように、１つの孔部７１ａ及び複数のねじ穴７１ｂが設けられている。孔部７１ａは、円盤部７１の中心に設けられた貫通孔である。複数のねじ穴７１ｂは、孔部３１ａを囲むように点在して設けられた小径の貫通孔である。第２フランジ７０を第１フランジ３０の位置に付け替えた場合、孔部７１ａには、内部部材４０が有する軸部４２を挿通可能であり、複数のねじ穴７１ｂには、複数のねじ９０をそれぞれ挿通可能となっている。

周壁部７２は、第２フランジ７０の外側に面する外周面７２ａと、第２フランジ７０の内側（後述する第２収容部７３側）に面する内周面７２ｂとを有する。外周面７２ａの第１フランジ３０側の端部は、図４に示すように、中心軸Ｃに向かって内側に湾曲し、内周面７２ｂの端部と接続している。すなわち、外周面７２ａの端部は、断面視において曲線形状を有する。第２フランジ７０の外周面７２ａと、第１フランジ３０の外周面３２ａとの間には、上述したように光ファイバ裸線１０が通る隙間８０が設けられている。隙間８０を画定する第２フランジ７０の外縁部の表面（本実施形態においては、外周面７２ａ）が有するビッカース硬度は、例えば８００ＨＶ以上であればよく、１５００ＨＶ以上であることがより好ましい。ビッカース硬度の測定方法は、上述した第１フランジ３０の表面が有するビッカース硬度の測定方法と同様である。

第２フランジ７０は、内部部材４０の一部が収容される第２収容部７３を有する。第２収容部７３は、円盤部７１の表面と周壁部７２の内周面７２ｂとによって画定される略円柱状の空間である。第２収容部７３に内部部材４０が収容された状態では、図４に示すように、周壁部７２の内周面７２ｂが内部部材４０の第２円柱面５２と対向する。第２フランジ７０は内部部材４０に固定されておらず、内部部材４０に対して移動可能となっている。第２フランジ７０は内部部材４０に対して着脱可能となっていてもよい。第２フランジ７０が着脱可能であることにより、隙間８０のメンテナンス（隙間８０に詰まった光ファイバ裸線１０の除去又は外周面３２ａ、７２ａに生じた傷の確認等）を容易に行うことができる。

図６及び図７を参照して、隙間８０に光ファイバ素線１１を通した際の非接触ガイド２０の構成について説明する。図７は、非接触ガイド２０を図２に示すＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿って切断した際の断面図である。第１フランジ３０及び第２フランジ７０は、図６に示すように、第１フランジ３０の外縁部と第２フランジ７０の外縁部との間に隙間８０が設けられるように内部部材４０に取り付けられる。本実施形態においては、第１フランジ３０の外周面３２ａと第２フランジ７０の外周面７２ａとの間に隙間８０が設けられる。

隙間８０は、図７に示すように、非接触ガイド２０の周方向に沿って中心軸Ｃを囲むように設けられている。隙間８０には、光ファイバ素線１１が通される。具体的には、光ファイバ素線１１は、入線部８１から隙間８０に入り、隙間８０に沿って移動した後、出線部８２から外部へ出る。図７に示す例では、光ファイバ素線１１は、隙間８０の周方向におけるおよそ３分の１の領域を移動する。すなわち、非接触ガイド２０によって光ファイバ素線１１の移動方向が約１２０°変更される。上述した入線部８１及び出線部８２の位置は、光ファイバ素線１１の移動方向の変更量によって定まる。本実施形態においては、上述のように光ファイバ素線１１の移動方向を約１２０°変更する。そのため、出線部８２は、隙間８０の周方向のおよそ３分の１の長さだけ入線部８１からずれた位置に設定される。例えば、光ファイバ素線１１の移動方向を約９０°変更する場合、出線部８２は、隙間８０の周方向のおよそ４分の１の長さだけ入線部８１からずれた位置（図７における隙間８０の下側部分）に設定されてもよい。

隙間８０は、図６に示すように、バッファ溝５１及び噴出口４７と空間的に接続されている。これにより、噴出口４７から噴出された気体は、バッファ溝５１を通って隙間８０から非接触ガイド２０の外部へと吹き出す。隙間８０から吹き出された気体は、隙間８０に通された光ファイバ素線１１に吹き付けられる。気体の風圧により、第１フランジ３０の外周面３２ａ及び第２フランジ７０の外周面７２ａから光ファイバ素線１１が浮いた状態が維持される。すなわち、光ファイバ素線１１は、隙間８０において浮遊した状態となる。

第２フランジ７０は、内部部材４０に固定されておらず、隙間８０の幅Ｗを変化させる方向に移動可能となっている。隙間８０の幅Ｗとは、互いに対向する第１フランジ３０の外周面３２ａと第２フランジ７０の外周面７２ａとの最近接部の間の距離をいう。第２フランジ７０の移動方法は限定されない。一例として、第２フランジ７０を中心軸Ｃに沿う方向に移動することにより、隙間８０の幅Ｗを変化させてもよい。他の例として、第２フランジ７０を、図４に示す仮想点Ｐを中心とし矢印Ｔの方向に回転移動させることにより、隙間８０の幅Ｗを変化させてもよい。この場合、隙間８０のうち仮想点Ｐに近い部分（図４における下側部分）の幅Ｗは小さくなり、仮想点Ｐから遠い部分（図４における上側部分）の幅Ｗは大きくなるように変化する。

隙間８０から吹き出される気体の圧力（吹出圧）は、第１気体流路４４（図４を参照）に供給される気体の圧力（入口圧）、隙間８０の幅Ｗ等の要素に応じて変化し、非接触ガイド２０の巻き付き径Ｄ１等の要素にも影響を受ける。ここで巻き付き径Ｄ１とは、隙間８０の全周に亘って光ファイバ素線１１を通した際に、光ファイバ素線１１によって形成される円（図７において実線及び破線で示す円Ｂ）の直径をいう。吹出圧は、光ファイバ素線１１の張力（線引き張力）又は光ファイバ素線１１のファイバ径等に応じて上記各要素（溝の幅）を調整することにより最適化される。

一般に、光ファイバ素線１１の線速（移動速度）を上昇させている過程では光ファイバ素線１１にかかる張力が小さく、吹き付けられる気体の圧力が大きいと光ファイバ素線１１が共振し、非接触ガイド２０に接触してしまう。そのため、光ファイバ素線１１の線速を上昇させている過程では吹出圧を小さくする。一方、線速が安定した状態では光ファイバ素線１１の張力が高く維持されるので吹出圧を大きくする。吹出圧を大きくする方法としては、例えば、入口圧を大きくする、隙間８０の幅Ｗを小さくするという方法を採用することができる。

例えば直径２５０μｍの光ファイバ素線１１を浮遊させる場合、入口圧を５０ｋＰａ以上２００ｋＰａ以下の範囲の最適な圧力条件となるように、隙間８０の幅Ｗを調整する。このとき、１つの非接触ガイド２０の隙間８０から吹き出される気体の流量は、３０Ｌ／分以上１５０Ｌ／分以下であってもよい。

吹出圧を適切な大きさに調整する際には、まず一定流量の気体を流した状態において、入口圧が所定の値（例えば２００ｋＰａ）になるまで隙間８０の幅Ｗを小さくする。このとき、例えば第２フランジ７０を第１フランジ３０に向かって近づけることにより隙間８０の幅Ｗを小さくしてもよい。その後、吹出圧が最適な大きさ（光ファイバ素線１１が適切に浮遊する大きさ）になるまで隙間８０の幅Ｗを徐々に大きくする。このとき、例えば第２フランジ７０を第１フランジ３０から離隔させることにより隙間８０の幅Ｗを大きくしてもよい。この調整作業は、光ファイバ素線１１の製造工程において任意のタイミングで行われてもよい。

非接触ガイド２０は、図７に示すように、封止部材６８を有する。説明の便宜上、図７以外の図においては封止部材６８の図示を省略している。封止部材６８は、複数の噴出口４７のうち少なくとも一つを封止し、噴出口４７における気体の通過を妨げる。封止部材６８は、例えば樹脂等の弾性を有する材料から構成されてもよい。封止部材６８は、細長い形状を有しており、噴出口４７を塞ぐようにバッファ溝５１の一部の領域に嵌め込まれる。本実施形態においては、バッファ溝５１のおよそ３分の２の領域に封止部材６８が嵌め込まれている。封止部材６８によって噴出口４７が封止された一部の第２気体流路４６には気体が流れ込まず、噴出口４７が封止されていない他の第２気体流路４６に気体が流れ込む。

中心軸Ｃから非接触ガイド２０の外周に向かう方向（非接触ガイド２０の径方向）において、封止部材６８の大部分は、隙間８０に通される光ファイバ裸線１０と重ならないように設けられる。図７に示す例では、封止部材６８のうち両端部を除いた部分は、隙間８０に通された光ファイバ素線１１と周方向における位置が重ならないように設けられている。また、封止部材６８の両端部と、光ファイバ素線１１との間にはバッファ溝５１内部の気体が流れ出る一対の気体逃げ部８４が設けられている。気体逃げ部８４からバッファ溝５１に溜まった気体がスムーズに流れ出ることにより、隙間８０から過度に高圧の気体が吹き出さず、光ファイバ素線１１を安定した状態で浮遊させることが可能となる。封止部材６８の形状は上述したものに限られない。本実施形態においては、複数の噴出口４７が、連続した１本の封止部材６８によって封止されているが、例えば各々分離した複数の封止部材６８によって複数の噴出口４７がそれぞれ封止されていてもよい。

ここで、上述した非接触ガイド２０を直下ローラ７に適用した作用効果について説明する。従来、直下ローラ７にはベアリングで回転するローラを用いているが、このローラでは、回転軸とローラの垂直度とのずれ（例えば３０μｍから５０μｍ程度のずれ）に起因する微小な振動（あおり振動、振幅０．１ｍｍ程度）が生じることがある。この微小な振動は、直下ローラにガイドされる光ファイバ素線１１（例えば直径１７０μｍから２５０μｍ）及びそれに連なる光ファイバ裸線１０に伝搬し、光ファイバ裸線１０等を振動させる。光ファイバ裸線１０等が振動すると、被覆装置５にて樹脂を被覆中の光ファイバ裸線１０が所定経路から水平方向に僅かにずれ、光ファイバ素線１１となった際に被覆樹脂に偏肉を生じさせてしまう。

これに対し、本実施形態では、直下ローラ７に非接触ガイド２０を適用することにより、樹脂が被覆された光ファイバ素線１１を巻き取る際、光ファイバ素線１１を非回転式で、非接触ローラである直下ローラ７で方向変更している。この非接触ローラでは、光ファイバ素線１１を気体により浮遊させている、即ち非回転で、非接触の状態で光ファイバ素線１１を搬送して巻取りを行っている。このため、直下ローラが回転せず、樹脂が被覆された光ファイバ素線１１をローラに接触することなく方向変更することができるため、非接触ローラからの振動が光ファイバ裸線１０等に伝搬されない。非接触ローラであれば、非接触ローラ後段の各種装置（例えば巻取り装置９等）からの振動も、非接触ローラでの浮遊により減衰され、光ファイバ裸線１０等へ伝搬されづらくなる。以上により、本実施形態によれば、光ファイバ裸線１０への樹脂の被覆を適切に行って、被覆偏肉等の変動を抑制した光ファイバを製造することができる。

本実施形態では、直下ローラ７のガイド部には、噴出口４７に連通し外周面に沿って延びる隙間８０を設けられており、隙間８０の幅が調整可能である。この場合、光ファイバ素線１１の方向変更を担う直下ローラ７での光ファイバ素線１１の浮遊の安定性を、隙間８０の幅の調整により容易に制御することができる。これにより、長期に亘って被覆偏肉等の変動を抑制した光ファイバを製造することができる。

本実施形態では、光ファイバ裸線１０に対する線引き張力を測定装置により測定することもできる。この場合、光ファイバ素線１１を巻き取る工程では、測定された線引き張力に基づいて非接触ガイド２０の隙間８０の幅を制御装置により調整し、直下ローラ７を介して光ファイバ素線１１を巻き取る。この制御では、線引き張力に応じた吹出圧で気体を吹き付けることで、適切な浮遊量としながら、光ファイバ素線１１を非接触ローラである直下ローラ７によってガイドすることができる。そのため、この実施形態によれば、被覆偏肉等の変動を更に抑制した光ファイバを製造することができる。

本実施形態では、光ファイバ素線１１のファイバ径を測定装置により測定することもできる。この場合、光ファイバ素線１１を巻き取る工程では、測定されたファイバ径に基づいて非接触ガイド２０の隙間８０の幅を制御装置により調整し、直下ローラ７を介して光ファイバ素線１１を巻き取る。この制御では、光ファイバ素線１１のファイバ径に応じた隙間の幅とすることで、適切な浮遊量としながら、光ファイバ素線１１を非接触ローラである直下ローラ７によってガイドすることができる。そのため、この実施形態によれば、被覆偏肉等の変動を更に抑制した光ファイバを製造することができる。なお、上述した線引き張力と光ファイバ素線１１のファイバ径との両者を測定し、これらに基づいて、直下ローラ７の隙間８０の幅を調整してもよい。

本実施形態では、直下ローラ７を構成する非接触ガイド２０は、一例として、複数の噴出口４７を外周面に有する内部部材４０と、複数の噴出口４７から噴出される気体の噴出方向と交差する水平方向において内部部材４０を挟み込むように収容する第１フランジ３０及び第２フランジ７０と、を備えている。第２フランジ７０は、複数の噴出口４７から噴出された気体を通過させる隙間８０が第１フランジ３０の外縁部と第２フランジ７０の外縁部との間に設けられるように、内部部材４０に取り付けられている。第１フランジ３０及び第２フランジ７０の少なくとも一方（例えば第２フランジ７０）は、隙間８０の幅を変化させる方向に移動可能となっている。この場合、非接触ガイド２０による光ファイバ素線１１の浮遊の安定性を簡易な構成により容易に調整することができる。これにより、被覆偏肉等の変動を容易に抑制して光ファイバを製造することができる。なお、本実施形態では、直下ローラ７が回転せず、樹脂が被覆された光ファイバ素線１１をローラに接触することなく方向変更することができるため、直下ローラ７の溝で光ファイバが転がることも無い。このため、光ファイバとしてマルチコア光ファイバを用いた場合でも、長手方向にねじれが生じることが無い。

以上、本開示に係る実施形態について詳細に説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく様々な実施形態に適用することができる。例えば、直下ローラ７に適用する非接触ローラは、図２等に示した構成を有するローラに限られず、光ファイバ素線１１の一部を巻き付け可能なガイド部を外周面に沿って有する非接触ガイドであり、このガイド部に光ファイバ素線１１を浮遊させる気体を吹き出す複数の噴出口が設けられているものであればよい。また、直下ローラ７以外のローラ、例えば、被覆装置５と巻取り装置９との間に更に別途のローラを設ける場合には、当該ローラを上記同様に非回転式の非接触ローラとしてもよい。

１…製造装置
２…光ファイバ母材
３…線引き炉
４…冷却装置
５…被覆装置
６…硬化装置
７…直下ローラ
８…牽引ローラ
９…巻取り装置
１０…光ファイバ裸線
１１…光ファイバ素線
２０…非接触ガイド
３０…第１フランジ
３１、７１…円盤部
３１ａ、７１ａ…孔部
３１ｂ、７１ｂ…ねじ穴
３２、７２…周壁部
３２ａ、７２ａ…外周面
３２ｂ、７２ｂ…内周面
３３…第１収容部
４０…内部部材
４１…本体部
４２…軸部
４２ａ…端面
４２ｂ…開口
４３…円柱部
４４…第１気体流路
４５…流路分岐部
４５ａ…内周面
４６…第２気体流路
４７…噴出口
５０…第１円柱面
５１…バッファ溝
５２…第２円柱面
５４…第１溝部
５４ａ、５６ａ…底面
５４ｂ、５６ｂ…側面
５６…第２溝部
５７…プレート収容部
５７ａ…内周面
５８…内側面
５８ａ…ねじ穴
６０…プレート
６１…第１側面
６１ａ…第３溝部
６２…第２側面
６３…外周面
６４…貫通孔
６５…第１シール部材
６６…第２シール部材
６７…第３シール部材
６８…封止部材
７０…第２フランジ
７３…第２収容部
８０…隙間
８１…入線部
８２…出線部
８４…気体逃げ部
９０、９１…ねじ
Ａ…領域
Ｂ…円
Ｃ…中心軸
Ｄ１…巻き付き径
Ｐ…仮想点
Ｓ…内部空間
Ｔ…矢印
Ｗ…幅

Claims (9)

1. 光ファイバ母材を溶融して光ファイバ裸線を線引きする工程と、
   被覆装置により前記光ファイバ裸線に樹脂を被覆して光ファイバ素線を形成する工程と、
   直下ローラにより前記光ファイバ素線を方向変更して前記光ファイバ素線を巻取り装置で巻き取る工程と、
   を備え、
   前記直下ローラは、非回転式のガイドローラである、光ファイバの製造方法。
2. 前記非回転式のガイドローラは、前記光ファイバ素線の一部を巻き付け可能なガイド部を外周面に沿って有する非接触ガイドであり、前記非接触ガイドの前記ガイド部には、前記光ファイバ素線を浮遊させる気体を吹き出す複数の噴出口が設けられている、
   請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
3. 前記非接触ガイドの前記ガイド部には、前記噴出口に連通し前記外周面に沿って延びる隙間が設けられており、前記隙間の幅が調整可能である、
   請求項２に記載の光ファイバの製造方法。
4. 線引き張力を測定する工程を更に備え、
   前記巻き取る工程では、前記測定された線引き張力に基づいて前記非接触ガイドの前記隙間の幅を調整して、前記非接触ガイドを介して前記光ファイバ素線を巻き取る、
   請求項３に記載の光ファイバの製造方法。
5. 前記光ファイバ素線のファイバ径を測定する工程を更に備え、
   前記巻き取る工程では、前記測定されたファイバ径に基づいて前記非接触ガイドの前記隙間の幅を調整して、前記非接触ガイドを介して前記光ファイバ素線を巻き取る、
   請求項３または請求項４に記載の光ファイバの製造方法。
6. 前記非接触ガイドは、
   前記複数の噴出口を外周面に有する内部部材と、
   前記複数の噴出口から噴出される気体の噴出方向と交差する第１方向において前記内部部材を挟み込むように収容する第１フランジ及び第２フランジと、を備え、
   前記第１フランジ及び前記第２フランジの少なくとも一方は、前記複数の噴出口から噴出された前記気体を通過させる前記隙間が前記第１フランジの外縁部と前記第２フランジの外縁部との間に設けられるように、前記内部部材に取り付けられており、
   前記第１フランジ及び前記第２フランジの少なくとも一方は、前記隙間の幅を変化させる方向に移動可能となっている、
   請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の光ファイバの製造方法。
7. 前記第１フランジ及び前記第２フランジの少なくとも一方を移動し、前記隙間の幅を調整する、
   請求項６に記載の光ファイバの製造方法。
8. 光ファイバ母材から光ファイバ裸線を線引きするために前記光ファイバ母材を溶融する溶融装置と、
   前記光ファイバ裸線を樹脂により被覆して光ファイバ素線を形成する被覆装置と、
   前記光ファイバ素線を巻き取る巻取り装置と、
   前記光ファイバ素線の通過経路において前記被覆装置と前記巻取り装置との間に位置し、前記光ファイバ素線を方向変更する直下ローラと、
   を備え、
   前記直下ローラは、非回転式のガイドローラである、光ファイバの製造装置。
9. 前記非回転式のガイドローラは、前記光ファイバ素線の一部を巻き付け可能なガイド部を外周面に沿って有する非接触ガイドであり、前記非接触ガイドの前記ガイド部には、前記光ファイバ素線を浮遊させる気体を吹き出す複数の噴出口が設けられている、
   請求項８に記載の光ファイバの製造装置。
   
   

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