JP4366196B2 - 光ファイバの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバの製造方法に関し、特に、プリフォーム製造工程や線引き工程等において、出発ロッドの短尺性に起因した光ファイバとなり得ない非有効部の有効部に対する割合の増加を抑えて、プリフォーム製造工程及び線引き工程における歩留まりや生産性を向上させるための改良に関する。

光ファイバは、通常、図４（ａ）、（ｂ）に示す出発ロッド製造工程、図５に示すプリフォーム製造工程、図６に示す線引き工程等を順に経ることによって製造されている。

出発ロッド製造工程は、ガラスロッドを所定外径に延伸させた後に気泡等の残存する品質不良部を切断除去した一本のコアロッド３の両端に、ハンドリング用のダミーロッド５，６を接合した出発ロッド７を形成するものである。
コアロッド３の端部とダミーロッド５，６の端部との接合には、図４（ａ）に示すように、旋盤９が使用される（例えば、特許文献１参照）。

旋盤９は、装置本体９ａと、この装置本体９ａの一端側に立設された第１支柱部９ｂに組み込まれて一方のロッドを回転可能に把持する第１ロッド把持部９ｃと、第１支柱部９ｂとの対向方向に移動可能に装置本体９ａの他端側に立設された第２支柱部９ｄと、第２支柱部９ｄに組み込まれて他方のロッドを回転可能に把持する第２ロッド把持部９ｅと、上記ロッド把持部９ｃ，９ｅに把持されたロッドの軸方向に移動可能に装置本体９ａ上に装備される加熱バーナ９ｆとを備えた構成である。

以上の旋盤９は、ぞれぞれのロッド把持部９ｃ，９ｅによって把持された一対のロッド端を矢印Ａに示す第２支柱部９ｄの移動によって突き合わせた状態にし、一対のロッドを同方向に回転させながら、一対のロッドの突き合わせ部を加熱バーナ９ｆによって加熱して、一対のロッドを溶着させる。

プリフォーム製造工程は、出発ロッド製造工程で製造した出発ロッド７の一方のダミーロッド５を図５（ａ）に示すように、回転可能な支持軸１１の下端に吊持させ、出発ロッド７の軸方向に移動可能なガラス微粒子合成バーナ１３によりコアロッド３の外周に多孔質クラッドスート１５を堆積させて、図５（ｂ）に示すように、コアロッド３の略全長に亘って均等厚に多孔質クラッドスート１５が堆積した形態にし、更に堆積した多孔質クラッドスート１５を加熱により透明ガラス化して、図５（ｃ）に示す光ファイバプリフォーム１７を得る。

線引き工程は、プリフォーム製造工程で製造した光ファイバプリフォーム１７を、線引き装置（延伸装置）２１を使って、所定径の光ファイバ２７に仕上げる。
線引き装置２１は、光ファイバプリフォーム１７の一端を吊持するプリフォーム吊持部２２と、プリフォーム吊持部２２に吊持された光ファイバプリフォーム１７を加熱する加熱炉２３と、加熱された光ファイバプリフォーム１７の他端を把持して延伸する延伸チャック２５とを備える。
以上の線引き装置（延伸装置）２１は、例えば、光ファイバプリフォーム１７を約２０００℃に加熱された加熱炉２３の中へ垂下し、延伸チャック２５で光ファイバプリフォーム１７の他端を挟持して、加熱炉２３の下方から所定径の光ファイバ２７として連続的に引き取ることにより、長尺の光ファイバ２７を製造する。

特開平１０−８１５３５号公報

ところで、上記の光ファイバの製造方法において効率良く光ファイバを製造する上では、一度の線引き処理でより長大な線引きが可能なように、プリフォーム製造工程でより長尺の光ファイバプリフォームを製造することが必要となる。
短尺の光ファイバプリフォームの場合では、一本の光ファイバプリフォームの線引き処理が完了したら次に処理する光ファイバプリフォームを線引き装置２１へセットする頻度が増え、新たに光ファイバプリフォームを線引き装置２１にセットし直す手間の増大や、線引き装置２１へ光ファイバプリフォームをセットし直す間の線引き装置の休止による装置稼働率の低下によって、生産性が大きく低下する。
また、出発ロッドの短尺性に起因して、ファイバとなり得ない非有効部の有効部に対する割合が増加して、プリフォーム製造工程における歩留まりや生産性が大きく低下する。

ところが、従来の製造方法において、出発ロッド７に使うコアロッド３はガラスロッドを所定外径に延伸させた後に気泡等の残存する部位を切断除去するために短尺になってしまい、更に、長さも不揃いになる場合がある。
その結果、出発ロッド７自体も、短尺で、長さが不揃いになり、この出発ロッド７を使用する光ファイバプリフォーム１７も、短尺で、長さが不揃いとなってしまう。

本発明の目的は、長尺の光ファイバプリフォームを準備することで、線引き工程での線引き装置へのプリフォーム取り付け作業の頻度を軽減して、連続した、より長大な線引き処理の実現によって、光ファイバの生産性を向上させることのできる光ファイバの製造方法を提供することである。
また、本発明の目的は、出発ロッドを長尺化して、ファイバとなり得ない非有効部の有効部に対する割合の増加を抑えて、プリフォーム製造工程における歩留まりや生産性を向上させる光ファイバの製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る光ファイバの製造方法は、コアロッド部の両端にダミーロッドが接合された出発ロッドを製造する出発ロッド製造工程と、前記出発ロッドのコアロッド部の外周に多孔質クラッドスートを堆積させると共に堆積した多孔質クラッドスートを加熱して透明ガラス化して光ファイバプリフォームを製造するプリフォーム製造工程と、前記光ファイバプリフォームを線引きして光ファイバに仕上げる線引き工程とを備える光ファイバの製造方法であって、
前記出発ロッド製造工程の前に、複数本の短尺のコアロッドを接続し、長尺のコアロッド部を作成するコアロッド部作成工程と、
前記短尺のコアロッド相互の継ぎ目位置を検出して、製造された光ファイバを前記短尺のコアロッド単位以下に切り分ける切分け工程とを有することを特徴とする。

本発明に係る光ファイバの製造方法は、上記記載の光ファイバの製造方法において、前記短尺のコアロッドは、相互の外径差が１０％以内のものを使用することを特徴とするとよい。

本発明に係る光ファイバの製造方法は、上記記載の光ファイバの製造方法において、前記継ぎ目位置の検出は、光ファイバの外径の異常変動を検出することにより行うことを特徴とするとよい。

本発明の光ファイバの製造方法によれば、出発ロッド製造工程で製造する出発ロッドのコアロッド部は、複数本のコアロッドを繋ぎ合わせるため、一本一本のコアロッドが短尺であっても、任意の長尺寸法に仕上げることができ、出発ロッド自体の長さを、任意の長尺寸法に仕上げることができる。
そして、出発ロッド製造工程で製造した長尺の出発ロッドを次のプリフォーム製造工程に送ることで、長尺の光ファイバプリフォームを準備することができる。
従って、長尺の光ファイバプリフォームを準備することで、線引き工程での線引き装置へのプリフォーム取り付け作業の頻度を軽減して、連続した、より長大な線引き処理の実現によって、光ファイバの生産性を向上させることができる。
また、出発ロッドを長尺化して、ファイバとなり得ない非有効部の有効部に対する割合の増加を抑えて、プリフォーム製造工程における歩留まりや生産性を向上させることができる。

以下、本発明に係る光ファイバの製造方法の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１乃至図３は、本発明に係る光ファイバの製造方法の一実施の形態の各工程を示したものである。

この一実施の形態の光ファイバの製造方法は、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す出発ロッド製造工程、図２に示すプリフォーム製造工程、図３に示す線引き工程、図示略の短尺のコアロッド単位以下に切り分ける切分け工程等を順に経ることによって、所定径の光ファイバを製造する。

出発ロッド製造工程では、予め、ガラスロッドを所定外径に延伸させた後に気泡等の残存する品質不良部を切断除去した複数本の短尺のコアロッド３１，３２を用意しておく。
そして、まず、出発ロッド製造工程の前に、図１（ａ）に示すように、用意しておいた複数本の短尺のコアロッド３１，３２相互を加熱バーナ９ｆによる溶着接続により繋げて所定の長尺寸法に仕上げたコアロッド部３３を製造するコアロッド部作成工程を実施する。
次いで、図１（ｂ）に示すように、コアロッド部３３の両端にダミーロッド３５を加熱バーナ９ｆによって溶着接続して、図１（ｃ）に示すような所定の長尺寸法に仕上げた出発ロッド３７を得る。

複数本のコアロッド３１，３２相互の接合や、コアロッド部３３の端部へのダミーロッド３５の接続は、先に図４に示した旋盤９を使用して行う。
なお、コアロッド部３３を形成するために繋ぎ合わされるコアロッド３１，３２相互は、相互の外径差を１０％以内、望ましくは５％以内のものを使用すると良い。
このようにすると、図１（ｂ）に示すように、コアロッド３１，３２相互の接続が行い易く、継ぎ目における非円、偏心などの異常が起こり難くなる。また、外径が大きく異なると、ジャケット合成工程において当該部での成長速度が大きく変化して、スス割れ、外径変動などが起こり易いのに加えて、線引き時に当該部でのガラス外径変動などが大きくなるため、ファイバでの異常部が増える。よって、これらの問題を回避するため、ロッド相互の外径差に規定を設けることが好ましい。

本実施の形態のプリフォーム製造工程は、図１に示した出発ロッド製造工程で製造した出発ロッド３７の一方のダミーロッド３５を、図２に示すように、プリフォーム製造装置の回転可能な支持部４１に吊持させ、出発ロッド３７の軸方向に移動可能なガラス微粒子合成バーナ４３によりコアロッド部３３の外周に多孔質クラッドスート４５を堆積させる。多孔質クラッドスート４５の堆積は、コアロッド部３３の略全長に亘って均等厚になるように行う。
更に、出発ロッド３７に堆積させた多孔質クラッドスート４５を加熱により透明ガラス化して、図３に示す光ファイバプリフォーム４７を得る。

線引き工程は、図２に示したプリフォーム製造工程で製造した光ファイバプリフォーム４７を、線引き装置５１を使って、所定径の光ファイバ５３に仕上げる。
線引き装置５１は、光ファイバプリフォーム４７の一端を吊持するプリフォーム吊持部５２と、プリフォーム吊持部５２に吊持された光ファイバプリフォーム４７を加熱する加熱炉５５と、加熱された光ファイバプリフォーム４７の他端を把持して延伸する引き取りローラ５７と、引き取りローラ５７と加熱炉５５との間の延伸経路状に配置されて光ファイバ５３の外径を所定径に整える外径成形ダイス５９と、製造した光ファイバ５３の外径を検出するセンサ６１とを備えていて、光ファイバプリフォーム４７を所定径の光ファイバ５３に仕上げる。
所定径に仕上げた光ファイバ５３は、引き取りローラ５７の後段に配置された巻き取りドラム６３に巻回される。

本実施の形態の切分け工程では、出荷する製品（光ファイバ）に対するトレーサビリティを確保するため、線引き工程によって製造された光ファイバ５３に対して、コアロッド部３３を構成していたコアロッド３１，３２相互の継ぎ目を検出して、製造された光ファイバ５３を前記のコアロッド部３３を構成していた各コアロッド３１，３２単位以下に切り分けると共に、製造履歴を記載して、製品管理を行う。
なお、本実施の形態の場合、切分け工程では、光ファイバ５３の外径変動を検出することで、コアロッド３１，３２相互の継ぎ目の検出を行う。
この時の光ファイバ５３の外径変動の検出には、図３に示した線引き装置５１のセンサ６１の測定結果を利用することも可能である。
線引き装置５１のセンサ６１の測定結果は、通常、線引き速度のフィードバック制御等に利用されるが、更に切分け工程でも利用することで、測定データの有効利用を図ることができる。

以上に説明した光ファイバの製造方法では、出発ロッド製造工程で製造する出発ロッド３７のコアロッド部３３は、複数本のコアロッド３１，３２を繋ぎ合わせるため、一本一本のコアロッド３１，３２が短尺であっても、任意の長尺寸法に仕上げることができ、出発ロッド３７自体の長さを、任意の長尺に仕上げることができる。
そして、出発ロッド製造工程で製造した長尺の出発ロッド３７を次のプリフォーム製造工程に送ることで、長尺の光ファイバプリフォーム４７を準備することができる。従って、出発ロッドを長尺化して、ファイバとなり得ない非有効部の有効部に対する割合の増加を抑えて、プリフォーム製造工程における歩留まりや生産性を向上させることができる。
また、長尺の光ファイバプリフォーム４７を準備することで、線引き工程での線引き装置へのプリフォーム取り付け作業の頻度を軽減して、連続した、より長大な線引き処理の実現によって、光ファイバ５３の生産性を向上させることができる。

また、本実施の形態の場合は、コアロッド部３３の製造時に繋ぎ合わされるコアロッド３１，３２相互は、相互の外径差を１０％以内、望ましくは５％以内に規制して、コアロッド３１，３２相互の接続が行い易く、継ぎ目における非円、偏心などの異常が起こり難くなされている。
また、コアロッド３１，３２相互の継ぎ目３３ａにおける外径異常（段差や偏心等の発生）を抑えて、手間のかかるコテによる外形成形処理を不要にして、コアロッド部３３の生産性を向上させることができる。

なお、切分け工程でコアロッド部３３を構成していたコアロッド３１，３２相互の継ぎ目を検出する具体的な方法は、上記実施の形態に示した光ファイバ５３の外径変動を検出する方法に限らない。例えば、線引きを開始してからのファイバ換算長で識別する方法などが考えられる。
但し、コアロッド３１，３２相互の継ぎ目は、コアロッド３１，３２相互の外径差の影響等もあって、それ以外の部位とは明らかに異なる段差や偏心等の形状変動を伴っているため、外径の異常変動に着目することで、簡単に、また最も確実にコアロッド３１，３２相互の継ぎ目を検出することができる。

プリフォーム製造工程を実施する装置や線引き工程を実施する装置の具体的な構成は、上記実施の形態に示した構成に限定しない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、公知の各種の構成を利用することが可能である。
また、出発ロッド３７のコアロッド部３３を構成するコアロッドの接続本数は、上記実施の形態で示した２本に限定しない。線引き装置５１等における許容範囲に収まるなら、３本以上の任意本数のコアロッドを接続して、所望の長尺に仕上げることができる。

本発明に係る光ファイバの製造方法の一実施の形態における出発ロッド製造工程の説明図で、（ａ）はコアロッド相互を接合する状態の説明図、（ｂ）はコアロッド部の両端にダミーロッドを接合する状態の説明図、（ｃ）は完成した出発ロッドの説明図である。 本発明に係る光ファイバの製造方法の一実施の形態におけるプリフォーム製造工程の説明図である。 本発明に係る光ファイバの製造方法の一実施の形態における線引き工程の説明図である。 従来の出発ロッド製造工程の説明図で、（ａ）はコアロッドの両端にダミーロッドを接合する状態の説明図、（ｂ）は完成した出発ロッドの説明図である。 従来のプリフォーム製造工程の説明図で、（ａ）は出発ロッドの外周に多孔質クラッドスートを堆積させる工程の説明図、（ｂ）は多孔質クラッドスートの堆積が完了した状態の説明図、（ｃ）は堆積させた多孔質クラッドスートを透明ガラス化して光ファイバプリフォームとして完成させた状態の説明図である。 従来の線引き工程の説明図である。

符号の説明

９ｆ 加熱バーナ
３１，３２ コアロッド
３３ コアロッド部
３５ ダミーロッド
３７ 出発ロッド
４１ 支持部
４３ ガラス微粒子合成バーナ
４５ 多孔質クラッドスート
４７ 光ファイバプリフォーム
５１ 線引き装置
５２ プリフォーム吊持部
５３ 光ファイバ
５５ 加熱炉
５７ 引き取りローラ
６１ センサ
６３ 巻き取りドラム

Claims (3)

1. コアロッド部の両端にダミーロッドが接合された出発ロッドを製造する出発ロッド製造工程と、前記出発ロッドのコアロッド部の外周に多孔質クラッドスートを堆積させると共に堆積した多孔質クラッドスートを加熱して透明ガラス化して光ファイバプリフォームを製造するプリフォーム製造工程と、前記光ファイバプリフォームを線引きして光ファイバに仕上げる線引き工程とを備える光ファイバの製造方法であって、
   前記出発ロッド製造工程の前に、複数本の短尺のコアロッドを接続し、長尺のコアロッド部を作成するコアロッド部作成工程と、
   前記短尺のコアロッド相互の継ぎ目位置を検出して、製造された光ファイバを前記短尺のコアロッド単位以下に切り分ける切分け工程とを有することを特徴とする光ファイバの製造方法。
2. 前記短尺のコアロッドは、相互の外径差が１０％以内のものを使用することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
3. 前記継ぎ目位置の検出は、光ファイバの外径の異常変動を検出することにより行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバの製造方法。
   
   

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