JP5435501B2 - ガラス光ファイバの処理装置および処理方法ならびに光ファイバの製造方法および線引き方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ母材の一端を加熱溶融し、引き取り機構によって引き取りながら光ファイバを線引きする際に、光ファイバ母材から線引きしたガラス光ファイバを処理するガラス光ファイバの処理装置および処理方法ならびに光ファイバの製造方法および線引き方法に関するものである。

光ファイバは、ガラスからなる光ファイバ母材の一端を線引き加熱炉にて加熱溶融し、その一端からガラス光ファイバを線引きし、線引きしたガラス光ファイバの外周に、ダイス等を用いて樹脂などからなる被覆を形成することによって製造される。製造された光ファイバは、キャプスタンローラを介して、巻き取り機によって巻き取られる。

しかしながら、光ファイバ母材の先端部は、コア部の外径とクラッド部の外径との比が規格から外れている場合がある。このような先端部から線引きしたガラス光ファイバは、コア径やクラッド径が規格から外れたものとなるので、製品として用いることができない。したがって、光ファイバ母材の先端部は、光ファイバの製造工程の立ち上げ時において、線引きの諸条件を調整するための線引きに用いられ、線引きしたガラス光ファイバは廃棄されていた。

ここで、製品として用いることができない廃棄すべき光ファイバ母材の先端部の処理方法として、特許文献１には、製品とすべき光ファイバよりも太い外径でガラス光ファイバを引き取る引き取り機構と、引取った外径の太いガラス光ファイバを切断する切断機構と、切断したガラス光ファイバ片を収容する収容機構を備えた処理装置を用いて、光ファイバ母材の先端部を処理する方法が開示されている。

特開平１０−３３０１３３号公報

しかしながら、上記の処理装置は、光ファイバ製造時の引き取り機構とは異なる独自の引き取り機構を備えるため、装置が大型化する。また、外径が太い状態でガラス光ファイバの処理を行なうために、ガラス光ファイバの線引き加熱炉のなるべく直下に処理装置を配置して処理を行う必要がある。その結果、通常の光ファイバの製造装置において線引き加熱炉の下方に配置されている被覆装置をいったん移動し、その代わりに処理装置を配置して、ガラス光ファイバを線引きし、これを処理する。そして、処理後にガラス光ファイバの線引きを中断し、再び被覆装置の配置を元に戻し、光ファイバの製造を行なうという煩雑な工程が必要であった。また、線引きの線速の高速化に伴い、十分に冷却されていない高温のガラス光ファイバが処理装置に進入し、処理装置が損傷を受けるおそれもあった。

一方、上記のような処理装置を用いず、処理すべき光ファイバ母材の先端部についても、通常の光ファイバと同様に線引きして被覆を形成し、巻き取り機構によって巻き取る方法も考えられるが、廃棄する光ファイバのために被覆材料を余計に消費することとなるという問題がある。また、被覆を形成せずにガラス光ファイバの状態で線引きした場合、ガラス光ファイバは非常に脆く折れやすいため、巻き取り機構によって巻き取ることができず、その処理が困難であるという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、省スペース性に優れ、簡易かつ安全にガラス光ファイバを処理できるガラス光ファイバの処理装置および処理方法ならびにこれを用いた光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、製品となる光ファイバの製造を迅速かつ簡易に開始することができる光ファイバの線引き方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るガラス光ファイバの処理装置は、光ファイバ母材から光ファイバを線引きする際に、前記光ファイバ母材の一端を加熱溶融し、引き取り機構によって引き取りながら線引きしたガラス光ファイバを処理するガラス光ファイバの処理装置であって、前記引き取り機構を通過したガラス光ファイバを導く導入部と、前記導入部に接続する筐体と、前記筐体内において前記導入部が導いた前記ガラス光ファイバをガラス光ファイバ片に細断する細断機構とを有する細断手段と、前記細断手段の筐体に接続し、前記ガラス光ファイバ片を搬送する搬送管と、前記搬送管に接続し、前記搬送管を介して前記ガラス光ファイバ片を吸引する吸引手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係るガラス光ファイバの処理装置は、上記の発明において、前記搬送管と前記吸引手段とに接続し、前記搬送管が搬送した前記ガラス光ファイバ片を回収する回収手段をさらに備え、前記回収手段は、前記ガラス光ファイバ片と、前記ガラス光ファイバ片とともに搬送した気体および粉塵とを分離する分離手段と、前記分離したガラス光ファイバ片を収容する回収容器と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係るガラス光ファイバの処理装置は、上記の発明において、前記細断機構は、回転手段と、前記回転手段によって回転し、該回転によって前記ガラス光ファイバを細断する回転体と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係るガラス光ファイバの処理装置は、上記の発明において、前記導入部は、前記引き取り機構が備えるキャプスタンローラが嵌合するように設けた切り欠き部を有する可動部と、前記可動部を前記導入部の本体に対してスライドするように取り付けるスライド機構と、前記可動部がスライドした場合に初期位置に復元させる復元機構と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係るガラス光ファイバの処理装置は、上記の発明において、前記可動部は、前記キャプスタンローラに対向する側に、弾性材料からなる衝撃緩和部材を備えることを特徴とする。

また、本発明に係るガラス光ファイバの処理方法は、光ファイバ母材の一端を加熱溶融し、引き取り機構によって引き取りながら光ファイバを線引きする際に、前記光ファイバ母材から線引きしたガラス光ファイバを処理するガラス光ファイバの処理方法であって、前記引き取り機構を通過したガラス光ファイバを該引き取り機構の近傍においてガラス光ファイバ片に細断する細断工程と、前記細断したガラス光ファイバ片を吸引して搬送管内を搬送する吸引工程と、前記搬送したガラス光ファイバ片を回収する回収工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係るガラス光ファイバの処理方法は、上記の発明において、前記回収工程は、前記搬送したガラス光ファイバ片と、前記ガラス光ファイバ片とともに搬送した気体および粉塵とを分離する分離工程を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバの製造方法は、上記のいずれかの発明に係るガラス光ファイバの処理方法を用いて前記ガラス光ファイバを処理した後に、前記光ファイバ母材から外周に被覆を形成した光ファイバを線引きすることを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバの線引き方法は、ガラスからなる光ファイバ母材の一端を加熱溶融し、引き取り機構によって引き取りながらガラス光ファイバを線引きする方法であって、前記光ファイバ母材の一端から、線速を制御しながら、製品とすべきガラス光ファイバの外径よりも太い外径となるようにガラス光ファイバを線引きする線引き制御工程と、前記ガラス光ファイバの外径を、被覆を形成するためのダイスを通過可能な外径に調整する外径調整工程と、前記ダイスを通過可能な外径としたガラス光ファイバの外周に、前記ダイスを配置するダイス配置工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバの線引き方法は、上記の発明において、前記線速の最大値を２００〜５００ｍ／分とすることを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバの線引き方法は、上記の発明において、前記引き取り機構が備えるキャプスタンローラと接触する際の前記ガラス光ファイバの温度を１００℃以下とすることを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバの線引き方法は、上記の発明において、前記ガラス光ファイバの温度を５０℃以下とすることを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバの線引き方法は、上記の発明において、前記製品とすべきガラス光ファイバの外径は１３０μｍ以下であり、前記線引きするガラス光ファイバの外径を５００μｍ以下とすることを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバの線引き方法は、上記の発明において、前記線引きするガラス光ファイバの外径を４００μｍ以下とする。

また、本発明に係る光ファイバの線引き方法は、上記の発明において、前記線引き制御工程は、所定の目標線速よりも遅い線速で、前記ガラス光ファイバの外径を目標外径に増加させる第一制御工程と、前記ガラス光ファイバの外径が前記目標外径に到達後、前記ガラス光ファイバの外径を前記目標外径に維持しつつ線速を目標線速まで加速する第二制御工程と、前記目標外径と前記目標線速とを維持して前記ガラス光ファイバを所定量だけ線引きする第三制御工程と、を含み、前記外径調整工程においては、前記ガラス光ファイバの外径を調整すると同時に、前記ダイスの配置を行う線速まで減速することを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバの線引き方法は、上記の発明において、前記ダイス配置工程に続けて、前記光ファイバ母材から前記製品とすべきガラス光ファイバを線引きし、前記ダイスを用いて該製品とすべきガラス光ファイバの外周に被覆を形成することを特徴とする。

本発明によれば、省スペース性に優れ、簡易かつ安全に光ファイバを処理できるガラス光ファイバの処理装置および処理方法ならびにこれを用いた光ファイバの製造方法を実現できるという効果を奏する。

また、本発明によれば、光ファイバ母材の一端から製品とすべきガラス光ファイバの外径よりも太い外径のガラス光ファイバを線引きするので、光ファイバ母材の先端部の不良部分を迅速に消費でき、その後に線引きを継続したままガラス光ファイバの外周にダイスを配置するので、製品となる光ファイバの製造を迅速かつ簡易に開始することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１において用いる光ファイバの製造装置および光ファイバの処理装置の全体構成を模式的に示す概略図である。 図２は、図１に示す光ファイバ母材の模式的な断面図である。 図３は、図１に示すガラス光ファイバの処理装置の構成を模式的に示す概略図である。 図４は、図３に示す処理装置の導入部材を模式的に示す斜視概略図である。 図５は、図４に示す導入部材における可動部の上面部への取り付け部の模式的な断面図である。 図６は、図４に示す導入部材をキャプスタンローラに嵌合するように設置した状態を示す図である。 図７は、図３に示す細断機構を模式的に示す斜視概略図である。 図８は、新たに光ファイバを線引きする状態を示す図である。 図９は、実施の形態２において用いる光ファイバの製造装置の全体構成を示す模式図である。 図１０は、実施の形態２におけるガラス光ファイバの線引速度（線速）、光ファイバの外径、光ファイバ母材の送り長（母材送り長）の制御の一例のタイミングチャートを示した図である。 図１１は、製品となる光ファイバを製造する状態を示す模式図である。

符号の説明

１ 光ファイバ母材
１ａ 不良部
１ｂ 良品部
１ａａ、１ｂａ コア部
１ａｂ、１ｂｂ クラッド部
１ａｃ ダミー棒
２、５、６ ガラス光ファイバ
２ａ ガラス光ファイバ片
３、７ 光ファイバ
４ 支持棒
１１、３２ 線引き加熱炉
１１ａ、３２ａ ヒータ
１２ 第１樹脂塗布装置
１２ａ、１４ａ、４３ａ、４３ｂ 樹脂
１３ 第１樹脂硬化装置
１４ 第２樹脂塗布装置
１５ 第２樹脂硬化装置
１６、３６ キャプスタンローラ
１７、３７ 押さえ機構
１７ａ ローラ
１７ｂ ゴムベルト
１８、４０ 巻き取り機構
２１ 導入部材
２１ａ 底面部
２１ｂ 側面部
２１ｂａ ガイド部
２１ｃ 上面部
２１ｃａ 溝
２１ｄ 可動部
２１ｄａ、２１ｄｂ 衝撃緩和部材
２１ｅ 取り付け部
２１ｅａ ばね
２２ 細断機
２２ａ 筐体
２２ｂ 細断機構
２２ｂａ 固定細断棒
２２ｂｂ 可動細断棒
２２ｂｃ モータ
２２ｃ、２２ｄ 脚
２３ 搬送管
２４ 吸引機
２４ａ 吸引機本体
２４ａａ タイヤ
２４ｂ 吸引管
２５ 回収機
２５ａ サイクロン
２５ｂ 回収容器
３１ 昇降機構
３３ 外径測定器
３４ 冷却塔
３５ａ、３５ｂ ＵＶランプ室
３８ 光ファイバ回収器
３９ａ、３９ｂ ガイドロール
４１ａ、４１ｂ 樹脂塗布装置
４２ａ プライマリダイス
４２ｂ セカンダリダイス
１００、３００ 製造装置
２００ 処理装置
Ａ１〜Ａ４ 矢印
Ｃ 制御器
Ｆ 床
Ｎ 切り欠き部
Ｏ１、Ｏ２ 開口部
Ｐ 位置
Ｓ１〜Ｓ４ 区間
Ｘ１ 軸

以下に、図面を参照して本発明に係るガラス光ファイバの処理装置および処理方法ならびに光ファイバの製造方法および線引き方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１において用いる光ファイバの製造装置およびガラス光ファイバの処理装置の全体構成を模式的に示す概略図である。図１に示すように、光ファイバの製造装置１００は、ヒータ１１ａを有し、光ファイバ母材１の一端を加熱溶融するための線引き加熱炉１１と、光ファイバに紫外線硬化性の樹脂を塗布する第１樹脂塗布装置１２、第２樹脂塗布装置１４と、塗布した樹脂を硬化させ、被覆を形成する第１樹脂硬化装置１３、第２樹脂硬化装置１５と、引き取り機構としてのキャプスタンローラ１６および押さえ機構１７と、巻き取り機構１８とを備える。第１樹脂硬化装置１３、第２樹脂硬化装置１５は、たとえば紫外線照射装置である。キャプスタンローラ１６および押さえ機構１７は、線引きした光ファイバを十分に冷却するために、線引き加熱炉１１からできるだけ離隔し、床Ｆに近接する高さに配置されている。なお、処理装置２００については後で詳述する。

光ファイバ母材１は、石英系ガラスからなり、その直径がたとえば１００ｍｍ、長さがたとえば２０００ｍｍである。また、光ファイバ母材１は不良部１ａと良品部１ｂとを有する。図２は、図１に示す光ファイバ母材１の模式的な断面図である。図２に示すように、光ファイバ母材１の良品部１ｂはコア部１ｂａとクラッド部１ｂｂとからなる。コア部１ｂａとクラッド部１ｂｂとの外径比は所望の規格を満たしているので、良品部１ｂから線引きした光ファイバはコア径やクラッド径が規格を満たすものとなる。一方、不良部１ａは光ファイバ母材１の先端部に位置し、コア部１ａａとクラッド部１ａｂを有するが、最も先端においては、コア部１ａａの代わりに、光ファイバ母材１の製造の際に用いたダミー棒１ａｃが存在している。コア部１ａａとクラッド部１ａｂとの外径比は所望の規格からはずれており、不良部１ａから線引きした光ファイバはコア径やクラッド径が規格からはずれたものとなるか、あるいはコアのない光ファイバとなるので、廃棄処理すべきものとなる。

以下、図１を用いて、不良部１ａから線引きした光ファイバの処理方法について説明する。はじめに、光ファイバ母材１を線引き加熱炉１１にセットし、ヒータ１１ａによって光ファイバ母材１の先端の不良部１ａを加熱溶融し、ガラス光ファイバ２を線引きする。

線引きしたガラス光ファイバ２は、第１樹脂塗布装置１２、第１樹脂硬化装置１３、第２樹脂塗布装置１４、第２樹脂硬化装置１５を順次通過するが、このとき、第１樹脂塗布装置１２および第２樹脂塗布装置１４にはダイスを配置せず、ガラス光ファイバ２には被覆を形成しない。

つぎに、キャプスタンローラ１６および押さえ機構１７がガラス光ファイバ２を引き取る。引き取られたガラス光ファイバ２は、処理装置２００に導入され、処理される。

なお、ガラス光ファイバ２の線引きの線速は速ければ速いほど効率がよいが、速すぎるとガラス光ファイバ２の温度が高くなる。同様にしてガラス光ファイバ２の外径についても、太ければ太いほど効率が良いが、太すぎるとガラス光ファイバの熱容量が大きくなり、ガラス光ファイバ２の温度が高くなる。ガラス光ファイバの温度が過度に高くなると、製造装置１００内の例えばキャプスタンローラ１６および押さえ機構１７のゴム製の部分や処理装置２００などを損傷する可能性がある。よってガラス光ファイバ２のキャプスタンローラ１６と接触時の温度は１００℃以下、できれば５０℃以下であることが望ましい。また、ガラス光ファイバ２の外径に関しては、被覆していないファイバは非常に折れやすく、特に外径が太くなるほど、少し曲げただけで折れてしまうようになるため、キャプスタンローラ１６に接する部分で頻繁に折れてしまうようになる。以上の理由により、線速は３００〜５００ｍ／分、ガラス光ファイバ２の外径は１００〜５００μｍとするのが好ましく、断線をより少なく抑えるためにはガラス光ファイバ２の外径は１００〜３００μｍが好ましい。

つぎに、処理装置２００と、処理装置２００がガラス光ファイバ２を処理する方法について説明する。図３は、図１に示すガラス光ファイバの処理装置２００の構成を模式的に示す概略図である。この処理装置２００は、導入部材２１と、細断機２２と、搬送管２３と、吸引機２４と、回収機２５とを備える。

この処理装置２００は、導入部材２１が、キャプスタンローラ１６と押さえ機構１７とに近接するように配置される。細断機２２は、導入部材２１と搬送管２３とに接続する筐体２２ａと、細断機構２２ｂと、脚２２ｃ、２２ｄとを備える。また、吸引機２４は、移動用のタイヤ２４ａａを有する吸引機本体２４ａと、吸引管２４ｂとを備える。回収機２５は、搬送管２３と吸引機２４とに接続し、サイクロン２５ａと、回収容器２５ｂとを備える。

ここで、図３を用いて、この処理装置２００の動作を説明する。はじめに、キャプスタンローラ１６と、ローラ１７ａ、１７ａおよびゴムベルト１７ｂとからなる押さえ機構１７がガラス光ファイバ２を引き取っている状態において、導入部材２１が、キャプスタンローラ１６および押さえ機構１７を通過したガラス光ファイバ２を細断機２２の筐体２２ａ内に導く。つぎに、細断機２２の細断機構２２ｂが、筐体２２ａ内において導入部材２１が導いたガラス光ファイバ２をガラス光ファイバ片２ａに細断する。

つぎに、吸引機２４が、搬送管２３を介して細断されたガラス光ファイバ片２ａを吸引する。この吸引によって、搬送管２３が、ガラス光ファイバ片２ａと、ガラス光ファイバ２を細断する際に発生した粉塵とを、空気とともに搬送する。なお、搬送管２３においてガラス光ファイバ片２ａのつまりを防止するため、ガラス光ファイバ片２ａの長さは５００ｍｍ以下とすることが好ましく、２０ｍｍ以下とすることがさらに好ましい。また、このようにガラス光ファイバ２を小さなガラス光ファイバ片２ａに細断することで、ガラス光ファイバ片２ａの収容容積が細断前と比較して小さくなるので、ガラス光ファイバ片２ａの廃棄や運搬の際の作業性が向上する。

搬送管２３が搬送したガラス光ファイバ片２ａ、粉塵、および空気は、回収機２５のサイクロン２５ａに導入される。サイクロン２５ａでは、吸引機２４のフィルタやゴミパックの保護や、処理終了後のガラス光ファイバ片２ａの取り出しを容易にするため、ガラス光ファイバ片２ａと、空気および粉塵とを分離する。分離したガラス光ファイバ片２ａは矢印Ａ１に示すように落下し、回収容器２５ｂに収容される。一方、空気及び粉塵は、吸引管２４ｂを通って吸引機本体２４ａに到達し、粉塵は吸引機本体２４ａ内のフィルタによって捕獲され、空気は適宜排気される。なお、線引装置はクリーンルーム内にあるので、フィルタは０．３μｍの粒子まで捕獲できるヘパフィルタであることが望ましい。

この処理装置２００は、細断機２２が分離しているため、細断機２２を小型化でき、キャプスタンローラ１６と床Ｆとの間のスペースが狭くても配置可能であるため、第１樹脂塗布装置１２などの各装置の配置を変更するなどの煩雑な工程を省略でき、簡易にガラス光ファイバ２の処理を行うことができる。また、引き取り機構として、光ファイバの製造装置１００のキャプスタンローラ１６をそのまま用いることができるため、装置全体を小型化できる。さらに、線引きしたガラス光ファイバ２を十分に冷却された状態で処理できるので、装置が損傷することなく安全にガラス光ファイバを処理できる。さらに、吸引機２４、回収機２５は、搬送管２３を介して細断機２２と接続しているので、細断機２２と離隔して配置することができ、たとえば図１に示すように、巻き取り機構１８と干渉しないように配置することができる。この処理装置２００は、上記のように小型化され、配置の自由度も高いので、省スペース性に優れている。さらに、細断したガラス光ファイバ片２ａを吸引により回収しているので、ガラス光ファイバ片２ａや、細断の際に発生する粉塵が室内に飛散するのを防止できる。

以下、処理装置２００の各構成についてさらに詳細に説明する。図４は、図３に示す処理装置２００の導入部材２１を模式的に示す斜視概略図である。図４に示すように、この導入部材２１は、本体を構成する底面部２１ａと、側面部２１ｂ、２１ｂと、上面部２１ｃとを備え、さらに上面部２１ｃに取り付けられた可動部２１ｄとを備える。導入部材２１は、キャプスタンローラ１６に対向させる開口部Ｏ１と、細断機２２に接続する開口部Ｏ２を有しており、全体として開口部Ｏ２から開口部Ｏ１に向かってその断面積が縮小する角管形状を有しており、キャプスタンローラ１６および押さえ機構１７を通過したガラス光ファイバ２を開口部Ｏ１から受け入れ、開口部Ｏ２から細断機２２へと導くようになっている。なお、底面部２１ａ〜可動部２１ｄの材質はたとえばプラスチックやアルミなどの金属などとできるが、特に限定はされない。また、開口部Ｏ１、Ｏ２間の長さは、導入部材２１内でのガラス光ファイバ２の切断を防止するため、短いほうが好ましく、たとえば２００ｍｍ以下とすることが好ましい。

側面部２１ｂ、２１ｂは、それぞれ開口部Ｏ１側に突出するガイド部２１ｂａ、２１ｂａを有している。可動部２１ｄは切り欠き部Ｎを有し、この切り欠き部Ｎにキャプスタンローラ１６が嵌合するようになっている。また、可動部２１ｄは、キャプスタンローラ１６に対向する側に、ゴムなどの弾性材料からなる衝撃緩和部材２１ｄａ、２１ｄｂを備える。

また、可動部２１ｄは、矢印Ａ２の方向にスライドするとともに、スライドした場合は所定の初期位置に復元するように上面部２１ｃに取り付けられている。図５は、図４に示す可動部２１ｄの上面部２１ｃへの取り付け部２１ｅの模式的な断面図である。図５に示すように、上面部２１ｃは、その幅方向にわたって所定の深さの溝２１ｃａが形成されている。可動部２１ｄはその一部が溝２１ｃａに嵌合しており、スライドするような機構になっている。さらに、溝２１ｃａの内部には、一端が溝２１ｃａの底部に固定され、他の一端が可動部２１ｄの端部に固定されたばね２１ｅａが設けられており、可動部２１ｄがスライドしても、初期位置に復元するような機構になっている。

可動部２１ｄと、側面部２１ｂのガイド部２１ｂａの作用について説明する。図６は、図４に示す導入部材２１をキャプスタンローラ１６に嵌合するように設置した状態を示す図である。図６に示すように、ガラス光ファイバ２が確実に処理装置２００に導入されるように、導入部材２１はキャプスタンローラ１６にできるだけ近接させて配置する。ここで、キャプスタンローラ１６が高速で回転している際に、その位置がぶれて導入部材２１に接触してしまうと、処理装置２０全体が移動して、ガラス光ファイバ２が処理装置２００の外に引き出されてしまうおそれがある。そこで、この処理装置２００においては、可動部２１ｄが矢印Ａ２の方向に復元可能にスライドするようにすることによって、キャプスタンローラ１６が導入部材２１に接触した場合でも可動部２１ｄのスライドによって衝撃を吸収し、処理装置２００が移動することを防止している。また、衝撃緩和部材２１ｄａ、２１ｄｂによってさらに衝撃を緩和し、処理装置２００の移動や導入部材２１の破損などを防止している。

さらに、側面部２１ｂのガイド部２１ｂａは、ガラス光ファイバ２がキャプスタンローラ１６の表面から離れる位置Ｐを覆うように突出している。その結果、引き取り中にガラス光ファイバ２がキャプスタンローラ１６の側面側へ離脱したとしても、ガイド部２１ｂａによって抑えられるので、ガラス光ファイバ２が処理装置２００の外へ引き出されることが防止される。

つぎに、細断機構２２ｂについて説明する。図７は、図３に示す細断機構２２ｂを模式的に示す斜視概略図である。図７に示すように、この細断機構２２ｂは、４本の固定細断棒２２ｂａと、回転体としての４本の可動細断棒２２ｂｂと、可動細断棒２２ｂｂを回転させる回転手段としてのモータ２２ｂｃとを備える。

固定細断棒２２ｂａは、筐体２２ａのうち導入部材２１と接続している部分２２ａａに、ガラス光ファイバ２の軌道と交差するように設置されている。なお、矢印Ａ３は、ガラス光ファイバ２の進行方向を示している。また、可動細断棒２２ｂｂは、ガラス光ファイバ２の軌道と交差するように配置されており、モータ２２ｂｃによって、ガラス光ファイバ２の進行方向と平行な方向の軸Ｘ１を回転軸として回転する。モータ２２ｂｃによって可動細断棒２２ｂｂが回転すると、固定細断棒２２ｂａと可動細断棒２２ｂｂとが、その隙間に進行するガラス光ファイバ２を挟み込み、ガラス光ファイバ２を細断し、ガラス光ファイバ片２ａとする。ガラス光ファイバ片２ａは、吸引機２４により矢印Ａ４の方向に吸引、搬送される。なお、可動細断棒２２ｂｂの回転速度は、たとえば線引きするガラス光ファイバ２の線速、搬送管２３の内径、吸引機２４の吸引力などに応じてガラス光ファイバ片２ａが所望の長さになるように設定できるが、たとえば１０００〜２０００ｒｐｍとする。

また、固定切断棒２２ｂａ、および可動細断棒２２ｂｂの材質は、ガラス光ファイバ２と接触して細断できるものであれば特に限定されないが、細断により削れてくるので、靭性が高い材料が望ましい。例えば、ステンレス鋼、炭素鋼、アルミ等の、金属製が良い。

なお、搬送管２３、吸引管２４ｂについては、可とう性が高い材質からなり、蛇腹構造を有するものとすれば、回収機２５や吸引機２４の配置の自由度が高くなり、省スペース性も高くなるので好ましい。搬送管２３、吸引管２４ｂの内径については、吸引機２４による吸引圧力に応じて、たとえば３０ｍｍ以上とすることが好ましい。また、吸引機２４は、たとえば市販の掃除機を用いることができる。なお、搬送管２３、吸引管２４ｂや回収機２５の圧損を考慮すると、ＪＩＳ Ｃ ９１０８に定義される吸込仕事率が５００Ｗ以上の吸引機２４であれば、導入部材２１、細断機２２、あるいは搬送管２３、吸引管２４ｂにおけるファイバ片２ａ、および粉塵の詰まりを確実に防止できるので望ましい。

上記のようにして光ファイバ母材１の不良部１ａから線引きしたガラス光ファイバ２の処理を行なうが、この処理が終了したのち、導入部材２１および細断機２２をキャプスタンローラ１６から離す。また、必要に応じて押さえ機構１７も取り外す。そして、図８に示すように、通常の光ファイバの製造工程に従い、外径をたとえば約１２５μｍに細くしたガラス光ファイバ２を線引きする。不良部１ａからの線引きを終了した光ファイバ母材１は、その全体が良品部１ｂからなっているので、光ファイバ母材１から規格を満たすガラス光ファイバ２を線引きし、これを用いて製品として用いることができる光ファイバ３を製造できる。具体的には、線引きしたガラス光ファイバ２に、ダイスを配置した第１樹脂塗布装置１２により樹脂１２ａを塗布し、第１樹脂硬化装置１３が塗布した樹脂を硬化して第１被覆を形成し、ダイスを配置した第２樹脂塗布装置１４がさらに樹脂１４ａを塗布し、第２樹脂硬化装置１５が塗布した樹脂を硬化して第２被覆を形成することによって、外周に被覆を形成した光ファイバ３を製造する。光ファイバ３は、キャプスタンローラ１６によって引き取られ、巻き取り機構１８によって巻き取られる。

ここで、ガラス光ファイバ２の処理から光ファイバ３の製造に移行するには、導入部材２１および細断機２２を移動するだけよく、製造装置１００の各装置、吸引機２４、および回収機２５を移動する必要がないので、従来の光ファイバ母材の先端部処理装置を用いる場合に比べて、作業工程の煩雑さの解消、および作業時間の短縮が可能となる。また、光ファイバ２に樹脂被覆を形成する場合に比べて、樹脂の使用量を節約できる。したがって、本実施の形態によれば、光ファイバの製造性が向上するとともに、より安価に光ファイバを製造できる。

なお、細断機２２の細断機構としては、図７に示すものに限られない。たとえば、回転体として羽根体を用い、羽根体を回転してガラス光ファイバ２に接触させ、ガラス光ファイバ２を細断してもよい。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２に係る光ファイバの線引き方法について説明する。図９は、本実施の形態２において用いる光ファイバの製造装置の全体構成を示す模式図である。図９に示すように、この光ファイバの製造装置３００は、光ファイバ母材１の上端に溶着したガラス製の支持棒４を把持し、光ファイバ母材１を昇降させる昇降機構３１と、ヒータ３２ａを有し、光ファイバ母材１の一端を加熱溶融するための線引き加熱炉３２と、光ファイバ母材１から線引きしたガラス光ファイバ５の外径を測定する外径測定器３３と、ガラス光ファイバ５にＨｅガスを吹き付けて冷却することができる冷却塔３４と、ガラス光ファイバ５の通路に配置された樹脂塗布装置４１ａ、４１ｂと、ＵＶランプ照射室３５ａ、３５ｂと、引き取り機構としてのゴムからなるキャプスタンローラ３６と、２つのローラの間にゴムベルトが掛け渡された構成を有する押さえ機構３７と、光ファイバ回収器３８と、ガイドロール３９ａ、３９ｂと、巻き取り機構４０とを備える。また、製造装置３００は、さらに、外径測定器３３が測定したガラス光ファイバ５の外径のデータを取り込むとともに、この外径のデータ等に基づいて、昇降機構３１、加熱炉３２、冷却塔３４、キャプスタンローラ３６を制御する制御器Ｃを備える。

キャプスタンローラ３６は、ガラス光ファイバ５を十分に冷却するために、線引き加熱炉３２からできるだけ離隔し、床Ｆに近接する高さに配置されている。なお、キャプスタンローラ３６の熱による損傷を防止するため、キャプスタンローラ３６と接触する際のガラス光ファイバ５の温度は、１００℃以下とすることが好ましく、５０℃以下とすることがより好ましい。

本実施の形態２において用いる光ファイバ母材１は、図２に示すものであり、不良部１ａと良品部１ｂとを有する。また、上述したように、光ファイバ母材１は、石英系ガラスからなり、その直径がたとえば１００ｍｍ、長さがたとえば２０００ｍｍである。

以下、図９を用いて、不良部１ａからの光ファイバの線引き方法について説明する。はじめに、支持棒４を上端に溶着した光ファイバ母材１を線引き加熱炉３２にセットし、支持棒４を昇降機構３１により把持する。つぎに、昇降機構３１により光ファイバ母材１を下方に送りながら、ヒータ３２ａによって光ファイバ母材１の先端の不良部１ａを加熱溶融し、ガラス光ファイバを線引きする。つぎに、外径測定器３３は、線引きしたガラス光ファイバ５の外径を測定し、そのデータを制御器Ｃへ送信する。さらに、ガラス光ファイバ５は、冷却塔３４内を通過し、ダイスを配置していない樹脂塗布装置４１ａ、ＵＶランプを消灯したＵＶランプ照射室３５ａ、ダイスを配置していない樹脂塗布装置４１ｂ、ＵＶランプを消灯したＵＶランプ照射室３５ｂを順次通過するが、このとき、ガラス光ファイバ５の冷却をせず、被覆の形成もしない。つぎに、キャプスタンローラ３６は、キャプスタンローラ３６の表面に押さえ機構３７のゴムベルトでガラス光ファイバ５を押え付けた状態で、ガラス光ファイバ５を引き取る。つぎに、光ファイバ回収器３８がガラス光ファイバ５を内部に導入し、これを回収する。

なお、この光ファイバ回収器３８とは、ガラス光ファイバ５を回収するためのものであり、たとえば金属やプラスチック等からなる内部が空洞の容器を用いることができる。また、回収をより円滑に行なうように、光ファイバ回収器３８の内部にガラス光ファイバを細断する回転機構を設けてもよい。また、回収をさらに円滑に行なうように、光ファイバ回収器３８として、実施の形態１において用いた処理装置２００を用いることもできる。

ここで、本実施の形態２においては、この不良部１ａから光ファイバを線引きする際には、線速を制御しながら、製品とすべきガラス光ファイバの外径よりも太い外径となるようにガラス光ファイバ５を線引きするようにする。その結果、不良部１ａは迅速に消費されるため、良品部１ｂを用いて、製品となる光ファイバの製造を迅速に開始することができる。

また、本実施の形態２においては、さらに、所定量のガラス光ファイバ５を線引きして、不良部１ａを消費した後に、線速を減速させる。そして、その後、ガラス光ファイバ５の線引きを継続したまま、ガラス光ファイバ５の外周に被覆を形成するためのダイスを配置する。このように、線速を減速させ、線引きを継続したままダイスを取り付けるので、被覆装置や処理装置の移動、および被覆装置を元に戻した際の位置調整等の煩雑な作業が不要であるため、製品となる光ファイバの製造を迅速かつ簡易に開始することができる。

以下、図１０を用いて、本実施の形態２における線引き制御について説明する。図１０は、本実施の形態２におけるガラス光ファイバの線引速度（線速）、ガラス光ファイバの外径、光ファイバ母材の送り長（母材送り長）の制御の一例のタイミングチャートを示した図である。なお、図１０のタイミングチャートは一例であり、これに限定されるものではない。

なお、上記各制御は制御器Ｃにより行われる。具体的には、線速は、制御器Ｃがキャプスタンローラ３６の回転速度を制御することにより制御され、母材送り長は、制御器Ｃが昇降機構３１の昇降量を制御することにより制御され、ガラス光ファイバ５の外径は、制御器Ｃが、外径測定器５からのデータに基づいて、昇降機構３１とキャプスタンローラ３６とを制御することにより制御される。また、母材送り長とは、所定の高さ位置を基準として、そこから下方への光ファイバ母材の送り長を意味する。

はじめに、区間Ｓ１において、第一制御工程として、目標線速Ｖ２よりも遅い線速Ｖ１を維持したまま、母材送り長を増加させながら、ガラス光ファイバ５の外径を初期の外径Ｄ１から目標外径Ｄ２に増加させる。なお、好ましい値としては、線速Ｖ１は５０〜１００ｍ／分、外径Ｄ１は１００〜３００μｍ、目標外径Ｄ２は２００〜５００μｍであり、特には４００μｍ以下である。例えば、線速Ｖ１は７０ｍ／分、外径Ｄ１は２００μｍ、目標外径Ｄ２は３００μｍである。

つぎに、ガラス光ファイバ５の外径が目標外径Ｄ２に到達後、区間Ｓ２において、第二制御工程として、ガラス光ファイバ５の外径を目標外径Ｄ２に維持しつつ、線速を目標線速Ｖ２まで加速する。なお、目標線速Ｖ２の好ましい値は２００〜５００ｍ／分であり、例えば、３２５ｍ／分である。また、母材送り長は、ガラス光ファイバ５の外径が目標外径Ｄ２に維持されるように制御する。本実施の形態２では送り長Ｌ１を１５０ｍｍまで増加させる。このように、ガラス光ファイバ５の外径を目標外径Ｄ２に維持したまま線速を増加させることにより、不良部１ａを迅速に消費する。

つぎに、ガラス光ファイバ５の線速が目標線速Ｖ２に到達後、区間Ｓ３において、第三制御工程として、目標外径Ｄ２と目標線速Ｖ２とを維持する。これによって、不良部１ａの迅速な消費を維持する。なお、区間Ｓ３において、光ファイバ母材１の母材送り長は、目標外径Ｄ２と目標線速Ｖ２とが維持されるように制御し、たとえば、光ファイバ母材１の先端のテーパ形状となっている部分の長さを超えたら、母材送り長を一旦減少させ、その後、母材送り長を増加させる。これによって、線引き開始時に短時間での光ファイバ母材１の先端を溶融落下させることができるとともに、光ファイバ母材１の供給量が適正化される。なお、本実施の形態２では区間Ｓ３における最小送り長Ｌ２を３５ｍｍとする。

つぎに、光ファイバ母材１の母材送り長が、送り長Ｌ３に到達し、あらかじめ測定した所定位置に到達したら、不良部１ａは全てガラス光ファイバ５の線引きに消費されたことになる。その後、区間Ｓ４において、母材送り長を減少させながら、ガラス光ファイバ５の外径を減少させるとともに、線速を減速する。なお、送り長Ｌ３はたとえば約９０ｍｍである。

ここで、区間Ｓ４においては、ガラス光ファイバ５の外径を外径Ｄ３、線速を線速Ｖ３になるようにする。この外径Ｄ３は、被覆を形成するためのダイスを通過可能となるような外径であるが、例えば１００〜２５０μｍであり、特には２００μｍである。また、線速Ｖ３は例えば５０〜１００ｍ／分であり、特には７０ｍ／分である。

区間Ｓ４の終了後は、ガラス光ファイバ５の線速を線速Ｖ１に維持し、外径を外径Ｄ３に維持し、線引きを継続したまま、ダイスを樹脂塗布装置４１ａ、４１ｂに取り付ける。なお、本実施の形態２では、被覆をプライマリ層とセカンダリ層との２層構造とするため、プライマリダイスとセカンダリダイスとを取り付ける。また、ダイスの取り付けとともに、光ファイバ回収器３８を移動し、押さえ機構３７を取り外す。

その後に、図１１に示すように、通常の光ファイバの製造工程に従い、製品とすべきガラス光ファイバ６を線引きする。このとき、ガラス光ファイバ６の線速をたとえば１５００ｍ／分に上昇させ、外径をたとえば８０〜１３０μｍの範囲内の所定値とする。不良部１ａからの線引きを終了した光ファイバ母材１は、その全体が良品部１ｂからなっているので、光ファイバ母材１から製品規格等の規格を満たすガラス光ファイバ６を線引きできる。なお、このガラス光ファイバ６の線引きにおいては、制御器Ｃが制御する冷却塔３４がガラス光ファイバ６を冷却するので、上記のように線速をきわめて高速にできる。また、冷却塔３４がガラス光ファイバ６を冷却した後は、プライマリ被覆用の樹脂４３ａを供給されたプライマリダイス４２ａがガラス光ファイバ６に樹脂４３ａを塗布し、ＵＶランプ室３５ａにて樹脂４３ａを硬化してプライマリ被覆を形成する。さらに、セカンダリ被覆用の樹脂４３ｂを供給されたセカンダリダイス４２ｂがプライマリ被覆の外周に樹脂４３ｂを塗布し、ＵＶランプ室３５ｂにて樹脂４３ｂを硬化してセカンダリ被覆を形成する。その結果、被覆が形成された光ファイバ７が製造される。光ファイバ７は、ガラス光ファイバ５の線引きの際に用いたものと同じキャプスタンローラ３６によって引き取られ、ガイドロール３９ａ、３９ｂによってガイドされ、巻き取り機構４０によって巻き取られる。

ここで、ガラス光ファイバ５の線引きから製品とすべきガラス光ファイバ６の線引き、さらには光ファイバ７の製造に移行するには、作業としてはプライマリダイス４２ａ、セカンダリダイス４２ｂを支持機構に取り付けて配置するだけよく、ＵＶランプ室４５ａ、４５ｂや、プライマリダイス４２ａ、セカンダリダイス４２ｂの支持機構を移動したり、さらにこれらを元の位置に復帰させて位置調整等を行ったりする必要がないので、製品となる光ファイバの製造を迅速かつ簡易に開始することができる。

また、不良部１ａから線引きするガラス光ファイバ５には、樹脂被覆を形成しないので、樹脂の使用量を節約できる。したがって、本実施の形態２によれば、光ファイバの製造性が向上するとともに、より安価に光ファイバを製造できる。

なお、上記実施の形態１において、処理装置２００によってガラス光ファイバ２を処理する際に、たとえば実施の形態２における図１０に示すようなガラス光ファイバ２の線速等の制御を行なえば、製品となる光ファイバの製造を迅速かつ簡易に開始することができる。

また、上記実施の形態１、２では、光ファイバ母材の先端部に不良部がある場合を示したが、先端部以外の位置に不良部などの処理すべき部分がある場合にも、本発明を適用できる。

本発明は、たとえば光ファイバ通信システムにおいて光伝送路として用いられる光ファイバを製造する際に好適に利用できる。

Claims (16)

1. 光ファイバ母材から光ファイバを線引きする際に、前記光ファイバ母材の一端を加熱溶融し、引き取り機構によって引き取りながら線引きしたガラス光ファイバのうち、光ファイバ母材の母材先端不良部から線引きしたガラス光ファイバを、前記光ファイバ母材から製品とすべきガラス光ファイバを線引きする際に使用する引き取り機構を用いて処理するガラス光ファイバの処理装置であって、
   前記引き取り機構を通過し、前記引き取り機構によって前記光ファイバ母材の直下方向から曲げられたガラス光ファイバを導く導入部と、
   前記導入部に接続する筐体と、前記筐体内において前記導入部が導いた前記ガラス光ファイバをガラス光ファイバ片に細断する細断機構とを有する細断手段と、
   前記細断手段の筐体に接続し、前記ガラス光ファイバ片を搬送する搬送管と、
   前記搬送管に接続し、前記搬送管を介して前記ガラス光ファイバ片を吸引する吸引手段と、
   を備えたことを特徴とするガラス光ファイバの処理装置。
2. 前記搬送管と前記吸引手段とに接続し、前記搬送管が搬送した前記ガラス光ファイバ片を回収する回収手段をさらに備え、前記回収手段は、
   前記ガラス光ファイバ片と、前記ガラス光ファイバ片とともに搬送した気体および粉塵とを分離する分離手段と、
   前記分離したガラス光ファイバ片を収容する回収容器と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のガラス光ファイバの処理装置。
3. 前記細断機構は、
   回転手段と、
   前記回転手段によって回転し、該回転によって前記ガラス光ファイバを細断する回転体と、
   を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のガラス光ファイバの処理装置。
4. 前記導入部は、
   前記引き取り機構が備えるキャプスタンローラが嵌合するように設けた切り欠き部を有する可動部と、
   前記可動部を前記導入部の本体に対してスライドするように取り付けるスライド機構と、
   前記可動部がスライドした場合に初期位置に復元させる復元機構と、
   を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のガラス光ファイバの処理装置。
5. 前記可動部は、前記キャプスタンローラに対向する側に、弾性材料からなる衝撃緩和部材を備えることを特徴とする請求項４に記載のガラス光ファイバの処理装置。
6. 光ファイバ母材の一端を加熱溶融し、引き取り機構によって引き取りながら光ファイバを線引きする際に、前記光ファイバ母材の母材先端不良部から線引きしたガラス光ファイバを、前記光ファイバ母材から製品とすべきガラス光ファイバを線引きする際に使用する引き取り機構を用いて処理するガラス光ファイバの処理方法であって、
   前記引き取り機構を通過し、前記引き取り機構によって前記光ファイバ母材の直下方向から曲げられたガラス光ファイバを該引き取り機構の近傍においてガラス光ファイバ片に細断する細断工程と、
   前記細断したガラス光ファイバ片を吸引して搬送管内を搬送する吸引工程と、
   前記搬送したガラス光ファイバ片を回収する回収工程と、
   を含むことを特徴とするガラス光ファイバの処理方法。
7. 前記回収工程は、前記搬送したガラス光ファイバ片と、前記ガラス光ファイバ片とともに搬送した気体および粉塵とを分離する分離工程を含むことを特徴とする請求項６に記載のガラス光ファイバの処理方法。
8. 請求項６または７に記載のガラス光ファイバの処理方法を用いて前記ガラス光ファイバを処理した後に、前記光ファイバ母材から外周に被覆を形成した光ファイバを線引きすることを特徴とする光ファイバの製造方法。
9. ガラスからなる光ファイバ母材の一端を加熱溶融し、引き取り機構によって引き取りながらガラス光ファイバを線引きする方法であって、
   前記光ファイバ母材の一端の母材先端不良部から、線速を制御しながら、製品とすべきガラス光ファイバの外径よりも太い外径となるようにガラス光ファイバを線引きする線引き制御工程と、
   前記ガラス光ファイバの外径を、被覆を形成するためのダイスを通過可能な外径に調整する外径調整工程と、
   前記ダイスを通過可能な外径としたガラス光ファイバの外周に、前記ダイスを配置するダイス配置工程と、
   を含むことを特徴とする光ファイバの線引き方法。
10. 前記線速の最大値を２００〜５００ｍ／分とすることを特徴とする請求項９に記載の光ファイバの線引き方法。
11. 前記引き取り機構が備えるキャプスタンローラと接触する際の前記ガラス光ファイバの温度を１００℃以下とすることを特徴とする請求項９または１０に記載の光ファイバの線引き方法。
12. 前記ガラス光ファイバの温度を５０℃以下とすることを特徴とする請求項１１に記載の光ファイバの線引き方法。
13. 前記製品とすべきガラス光ファイバの外径は１３０μｍ以下であり、前記線引きするガラス光ファイバの外径を５００μｍ以下とすることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一つに記載の光ファイバの線引き方法。
14. 前記線引きするガラス光ファイバの外径を４００μｍ以下とすることを特徴とする請求項１３に記載の光ファイバの線引き方法。
15. 前記線引き制御工程は、
    所定の目標線速よりも遅い線速で、前記ガラス光ファイバの外径を目標外径に増加させる第一制御工程と、
    前記ガラス光ファイバの外径が前記目標外径に到達後、前記ガラス光ファイバの外径を前記目標外径に維持しつつ線速を目標線速まで加速する第二制御工程と、
    前記目標外径と前記目標線速とを維持して前記ガラス光ファイバを所定量だけ線引きする第三制御工程と、
    を含み、
    前記外径調整工程においては、前記ガラス光ファイバの外径を調整すると同時に、前記ダイスの配置を行う線速まで減速することを特徴とする請求項９〜１４のいずれか一つに記載の光ファイバの線引き方法。
16. 前記ダイス配置工程に続けて、前記光ファイバ母材から前記製品とすべきガラス光ファイバを線引きし、前記ダイスを用いて該製品とすべきガラス光ファイバの外周に被覆を形成することを特徴とする請求項９〜１５のいずれか一つに記載の光ファイバの線引き方法。

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