JP5604100B2 - 光ファイバ製造装置および光ファイバ製造方法 - Google Patents
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Description
まず、光ファイバ母材を加熱炉中に挿入し、2000℃程度の温度で光ファイバ母材の先端を加熱溶融して光ファイバ裸線を形成し、この光ファイバ裸線を加熱炉外に引き出す。次に、引き出された光ファイバ裸線を、被覆可能な温度になるまで冷却する。そして、前記光ファイバ製造装置の被覆層形成部において、冷却された光ファイバ裸線に熱硬化型または紫外線硬化型などの樹脂を塗布し、この樹脂を熱硬化または紫外線硬化させて、光ファイバ裸線の表面を保護するための被覆層を形成し、光ファイバ素線とする。前記被覆層は、一般的には2層構造であり、内側の層がヤング率の低い材料からなり、外側の層がヤング率の高い材料からなる。また、この被覆層形成部から繰り出された光ファイバ素線は、前記光ファイバ製造装置において、プーリにより走行方向が変えられた後、巻き取り部により巻き取られる。
しかしながら、近年では、生産性の向上を目的として線引き速度を高速にすることが望まれている。本発明者の行った実験の結果、特許文献1に開示された光ファイバ紡糸装置の構成では、線引き速度を1500m/min以上に高めた場合、図11の二点鎖線に示すように、遠心力や光ファイバ素線Fbの剛性等により、加熱炉101と前記プーリとの間を走行する光ファイバ裸線Faおよび光ファイバ素線Fbが撓んでしまうことが判明した。すなわち、線引き速度が1500m/min以上の高速線引きの場合、線引き速度の増加に応じて、理想的な光ファイバのパスライン(破線)に対する実際のパスライン(二点鎖線)の変動量が増加してしまう。
本発明の光ファイバ製造装置は、光ファイバ母材を線引きして光ファイバ裸線を形成する光ファイバ裸線形成部と;この光ファイバ裸線形成部から繰り出された前記光ファイバ裸線を被覆層で被覆して光ファイバ素線を形成する被覆層形成部と;この被覆形成部から繰り出された前記光ファイバ素線に接してその走行方向を変える最初の固形物である第1の方向変換部と;この第1の方向変換部を経た前記光ファイバ素線を巻き取る巻き取り部と;前記回転体と前記巻き取り部との間に前記回転体の次に光ファイバ素線に接触する固形物として設けられ、前記光ファイバ素線の走行方向をさらに変える第2の方向変換部となる他の回転体と;を備え、前記第1の方向変換部が、前記光ファイバ素線に接してかつ回転中心回りに形成された円周面を有する回転体であり;この回転体と前記光ファイバ素線との間の、前記回転中心を中心とする接触角が10°以上かつ80°以下であり;前記円周面が、前記回転中心を含む断面で見た場合に、所定の幅寸法を有する平坦形状をなしており、前記他の回転体の回転軸の絶対位置が固定されており、前記第1の方向変換部である前記回転体と、前記第2の方向変換部である前記他の回転体との回転方向が互いに逆方向である。
この接触角が10°未満の場合、回転体と光ファイバ素線との間の接触が小さすぎるため、光ファイバ素線のパスライン制御に対して回転体が影響を及ぼしにくくなる。逆に、接触角が80°よりも大きい場合、被覆層形成部と回転体との間を走行する光ファイバ素線が、光ファイバ素線の剛性や遠心力によって所望のパスラインから外れやすくなる。よって、これら何れの場合においても、光ファイバ素線が所望のパスラインから外れてしまう虞がある。
これに対し、本発明では、最適な接触角である10°以上かつ80°以下を満足しているため、上述のような問題が起きにくい。
さらに、上記光ファイバ製造装置によれば、被覆層形成部を傾斜させたり移動させたりせずとも偏心量を小さくすることができるので、傾斜機構や移動機構などが不要となり、装置構成を簡易なものとすることができる。
このため、光ファイバ素線は、第1の方向変換部の円周面の幅方向に沿って移動自在であるため、光ファイバ素線が一方向にねじれることや、偏心量が大きくなることをより確実に防ぐことが可能である。
このため、第2の方向変換部により、光ファイバ素線の走行方向を所望の方向に変更することが可能である。
このため、光ファイバ素線が第1の方向変換部の円周面の幅方向に沿って移動自在であっても、光ファイバ素線のぶれが抑制されてパスラインが安定する。その結果、偏心量が小さく、また光ファイバ素線の長手方向において偏心変動量が小さい光ファイバ素線を形成できる。
このため、第1の方向変換部と第2の方向変換部とにおいて、光ファイバ素線が受ける遠心力が互いに逆方向となり、光ファイバ素線の受ける力が相殺される。したがって、光ファイバ素線が所望のパスラインから外れてしまうことをより確実に抑えることが可能である。
この接触角が10°未満の場合、回転体と光ファイバ素線との間の接触が小さすぎるため、光ファイバ素線のパスライン制御に対して回転体が影響を及ぼしにくくなる。逆に、接触角が80°よりも大きい場合、被覆層形成部と回転体との間を走行する光ファイバ素線が、光ファイバ素線の剛性や遠心力によって所望のパスラインから外れやすくなる。よって、これら何れの場合においても、光ファイバ素線が所望のパスラインから外れてしまう虞がある。
これに対し、本発明では、最適な接触角である10°以上かつ80°以下を満足しているため、上述のような問題が起きにくい。
また、上記光ファイバ製造方法によれば、被覆層形成工程において被覆層形成部を傾斜させたり移動させたりせずとも偏心量を小さくすることができるので、傾斜機構や移動機構などが不要となり、装置構成を簡易なものとすることができる。
このため、光ファイバ素線が一方向にねじれることや、偏心量が大きくなることをより確実に防ぐことが可能である。
このため、第2の方向変換工程において、光ファイバ素線の走行方向を所望の方向に変更することが可能である。
このため、第1の方向変換工程において光ファイバ素線が回転体の円周面の幅方向に沿って移動自在であっても、光ファイバ素線のぶれが抑制されてパスラインが安定する。その結果、偏心量が小さく、また光ファイバ素線の長手方向において偏心変動量が小さい光ファイバ素線を形成できる。
この場合、第1の方向変換工程と第2の方向変換工程とにおいて、光ファイバ素線が受ける遠心力が互いに逆方向となり、光ファイバ素線の受ける力が相殺する。したがって、光ファイバ素線が所望のパスラインから外れてしまうことをより確実に抑えることが可能である。
また、本発明の光ファイバ製造方法においても、上記光ファイバ製造装置と同様の効果を得ることが出来る。
12 光ファイバ母材
14 加熱炉
16 冷却部
18 被覆層形成部
20 樹脂硬化部
22 プーリ
24 巻き取り部
30 光ファイバ裸線
32 光ファイバ素線
34 被覆層
42 引き取り部
図1は、本発明の第1の実施形態に係る光ファイバ製造装置10を示す説明図である。この光ファイバ製造装置10は、加熱炉14(光ファイバ裸線形成部)と、冷却部16と、被覆層形成部18と、樹脂硬化部20と、プーリ22(第1の方向変換部)と、引き取り部42と、巻き取り部24とを備える。最上部に配置された加熱炉14の真下に同軸をなすように冷却部16が配置され、さらにその真下に、被覆層形成部18及び樹脂硬化部20が、この順番で同軸をなすように配置されている。
図4に示すように、光ファイバ素線32は、光ファイバ裸線30の外側表面を被覆層34が被覆した構造となっている。同図4に示すように、光ファイバ素線32の断面における被覆層34の最大肉厚をDmaxとし、最小肉厚をDminとしたときに、偏肉を、Dmax/Dminで表した。たとえば、光ファイバ裸線30と被覆層34とが同心になっている場合、Dmax=Dminであるから、偏肉=1であり、偏肉が1に近いほど、品質が良好であるといえる。
なお、本実施形態においては、図5に示すように、プーリ22による光ファイバ素線32の走行方向の変化角φが、接触角θと略等しくなる。また、光ファイバ素線32とプーリ22の中心軸Ax1を通り水平方向に沿って延びる直線(前記線L1)とのなす角は、略直角になる。このため、加熱炉14とプーリ22との間を走行する光ファイバ裸線30および光ファイバ素線32のパスラインは、鉛直方向に沿って真っ直ぐに延びる理想的なパスラインと略一致する。
また、接触角θが80°よりも大きい場合、光ファイバ素線32に作用する遠心力等によって、被覆層形成部18とプーリ22との間を走行する光ファイバ素線32が所望のパスラインから外れやすくなるため、パスラインの変動が大きくなり、偏肉が大きくなってしまう。
一方、本実施形態に係る光ファイバ製造装置10では、プーリ22の次に光ファイバ素線32に接触する回転体42aの回転軸Ax2の絶対位置が固定されている。このため、プーリ22の光ファイバ素線32との接触面が、外周面26の幅方向における光ファイバ素線32の位置を制限しないよう形成されていても、光ファイバ素線32のぶれが抑制されてパスラインが安定する。その結果、偏心量が小さく、また長手方向において偏心量の変動の小さい光ファイバ素線32を形成できる。
図7は、本発明の第2の実施形態に係る光ファイバ製造装置40を示す図である。なお、図7に示す光ファイバ製造装置40においては、図1に示す光ファイバ製造装置10と同一または対応する構成要素については同一の符号を付すとともに、詳細な説明を省略する。
図8は、本発明の第3の実施形態に係る光ファイバ製造装置50を示す説明図である。図8に示す光ファイバ製造装置50も、図1に示す光ファイバ製造装置10と同一または対応する構成要素については同一の符号を付すとともに、詳細な説明を省略する。
図9は、本発明の第4の実施形態に係る光ファイバ製造装置60を示す説明図である。図9に示す光ファイバ製造装置60も、図1に示す光ファイバ製造装置10と同一または対応する構成要素については同一の符号を付すとともに、詳細な説明を省略する。
図10は、本発明の第5の実施形態に係る光ファイバ製造装置70を示す説明図である。図10に示す光ファイバ製造装置70も、図1に示す光ファイバ製造装置10と同一または対応する構成要素については同一の符号を付すとともに、詳細な説明を省略する。
(実施例1)
光ファイバ母材を加熱溶融し、光ファイバ裸線を引き出し、適切な温度に冷却する。その後、UV硬化型プライマリ樹脂を塗布し、ついで、UV照射架橋筒を通過させプライマリ樹脂を硬化させる。その後、再びUV硬化型セカンダリ樹脂を塗布し、UV照射架橋筒を通過させセカンダリ樹脂を硬化させて(wet on dryコーティング方式)光ファイバ素線とした。その後、引き取り部に最初に接触させ、かつ光ファイバ素線の走行方向を曲げて、巻き取り部にて光ファイバ素線を巻き取った。このときの引き取り部への光ファイバ素線の接触角θは80°とした。また、線引き速度は、1500m/minとした。被覆層形成部の設置位置は、理想的な光ファイバ素線のパスラインに基づいて設定された。また、被覆層形成部は、傾斜させずに設置された。試作した光ファイバ素線の偏肉、外観をマイクロスコープにより観察した結果、偏肉は光ファイバ素線の長手方向にわたり1.1以下であり、界面の状態も良好であった。
光ファイバ母材を加熱溶融し、光ファイバ裸線を引き出し、適切な温度に冷却する。その後、UV硬化型プライマリ樹脂を塗布し、ついで、UV照射架橋筒を通過させプライマリ樹脂を硬化させる。その後、再びUV硬化型セカンダリ樹脂を塗布し、UV照射架橋筒を通過させセカンダリ樹脂を硬化させて(wet on dryコーティング方式)光ファイバ素線とした。その後、プーリに最初に接触させ、かつ光ファイバ素線の走行方向を曲げた後、引き取り部を介して巻き取り部にて光ファイバ素線を巻き取った。このときのプーリへの光ファイバ素線の接触角θは10°とし、引き取り部への光ファイバ素線の接触角θは110°とした。また、線引き速度は1800m/minとした。被覆層形成部の設置位置は、理想的な光ファイバ素線のパスラインに基づいて設定された。また、被覆層形成部は、傾斜させずに設置された。試作した光ファイバ素線の偏肉、外観をマイクロスコープにより観察した結果、偏肉は光ファイバ素線の長手方向にわたり1.1以下であり、界面の状態も良好であった。
光ファイバ母材を加熱溶融し、光ファイバ裸線を引き出し、適切な温度に冷却する。その後、UV硬化型プライマリ樹脂およびUV硬化型セカンダリ樹脂を一括して塗布し、UV照射架橋筒を通過させプライマリ樹脂、セカンダリ樹脂を共に硬化させて(wet on wetコーティング方式)光ファイバ素線とした。その後、プーリに最初に接触させ、かつ光ファイバ素線の走行方向を曲げた後、引き取り部を介して巻き取り部にて光ファイバ素線を巻き取った。このときのプーリへの光ファイバ素線の接触角θは30°とし、引き取り部への光ファイバ素線の接触角θは90°とした。また、線引き速度は2200m/minとした。被覆層形成部の設置位置は、理想的な光ファイバ素線のパスラインに基づいて設定された。また、被覆層形成部は、傾斜させずに設置された。試作した光ファイバ素線の偏肉、外観をマイクロスコープにより観察した結果、偏肉は光ファイバ素線の長手方向にわたり1.1以下であり、界面の状態も良好であった。
光ファイバ母材を加熱溶融し、光ファイバ裸線を引き出し、適切な温度に冷却する。その後、UV硬化型プライマリ樹脂およびUV硬化型セカンダリ樹脂を一括して塗布し、UV照射架橋筒を通過させプライマリ樹脂、セカンダリ樹脂を共に硬化させて(wet on wetコーティング方式)光ファイバ素線とした。その後、プーリに最初に接触させ、かつ光ファイバ素線の走行方向を曲げた後、さらにプーリにて同じ方向にパスラインを曲げた後、引き取り部を介して巻き取り部にて光ファイバ素線を巻き取った。このときの最初のプーリへの光ファイバ素線の接触角θは45°、後段のプーリへの接触角θは45°とし、引き取り部へのファイバの接触角θは60°とした。また、線引き速度は2200m/minとした。被覆層形成部の設置位置は、理想的な光ファイバ素線のパスラインに基づいて設定された。また、被覆層形成部は、傾斜させずに設置された。試作した光ファイバ素線の偏肉、外観をマイクロスコープにより観察した結果、偏肉は光ファイバ素線の長手方向にわたり1.1以下であり、界面の状態も良好であった。
光ファイバ母材を加熱溶融し、光ファイバ裸線を引き出し、適切な温度に冷却する。その後、UV硬化型プライマリ樹脂およびUV硬化型セカンダリ樹脂を一括して塗布し、UV照射架橋筒を通過させプライマリ樹脂、セカンダリ樹脂を共に硬化させて(wet on wetコーティング方式)光ファイバ素線とした。その後、プーリに最初に接触させ、かつ光ファイバ素線の走行方向を曲げ、次にプーリにて逆方向に走行方向を曲げた後、引き取り部を介して巻き取り部にて光ファイバ素線を巻き取った。このときの最初のプーリへの光ファイバ素線の接触角θは60°、後段のプーリへの接触角は60°とし、引き取り部へのファイバの接触角θは120°とした。また、線引き速度は2800m/minとした。被覆層形成部の設置位置は、理想的な光ファイバ素線のパスラインに基づいて設定された。また、被覆層形成部は、傾斜させずに設置された。試作した光ファイバ素線の偏肉、外観をマイクロスコープにより観察した結果、偏肉は光ファイバ素線の長手方向にわたり1.1以下であり、界面の状態も良好であった。
光ファイバ母材を加熱溶融し、光ファイバ裸線を引き出し、適切な温度に冷却する。その後、UV硬化型プライマリ樹脂を塗布し、ついで、UV照射架橋筒を通過させプライマリ樹脂を硬化させる。その後、再びUV硬化型セカンダリ樹脂を塗布し、UV照射架橋筒を通過させセカンダリ樹脂を硬化させて(wet on dryコーティング方式)光ファイバ素線とした。その後、引き取り部に最初に接触させ、かつ光ファイバ素線の走行方向を曲げて、巻き取り部にて光ファイバ素線を巻き取った。このときの引き取り部への光ファイバ素線の接触角θは90°とした。また、線引き速度は、1500m/minとした。被覆層形成部の設置位置は、理想的な光ファイバ素線のパスラインに基づいて設定された。また、被覆層形成部は、傾斜させずに設置された。試作した光ファイバ素線の偏肉、外観をマイクロスコープにより観察した結果、偏肉は光ファイバ素線の長手方向にわたり1.5以上であり、界面の状態も波打っており、不良であった。
光ファイバ母材を加熱溶融し、光ファイバ裸線を引き出し、適切な温度に冷却する。その後、UV硬化型プライマリ樹脂およびUV硬化型セカンダリ樹脂を一括して塗布し、UV照射架橋筒を通過させプライマリ樹脂、セカンダリ樹脂を共に硬化させて(wet on wetコーティング方式)光ファイバ素線とした。その後、プーリに最初に接触させ、かつ光ファイバ素線の走行方向を曲げた後、引き取り部を介して巻き取り部にて光ファイバ素線を巻き取った。このときのプーリへの光ファイバ素線の接触角θは5°とし、引き取り部へのファイバの接触角θは120°とした。また、線引き速度は2800m/minとした。被覆層形成部の設置位置は、理想的な光ファイバ素線のパスラインに基づいて設定された。また、被覆層形成部は、傾斜させずに設置された。試作した光ファイバ素線の偏肉、外観をマイクロスコープにより観察した結果、偏肉は光ファイバ素線の長手方向にわたり1.5以上であり、界面の状態も波打っており、不良であった。
Claims (3)
- 光ファイバ母材を線引きして光ファイバ裸線を形成する光ファイバ裸線形成部と;
この光ファイバ裸線形成部から繰り出された前記光ファイバ裸線を被覆層で被覆して光ファイバ素線を形成する被覆層形成部と;
この被覆形成部から繰り出された前記光ファイバ素線に接してその走行方向を変える最初の固形物である第1の方向変換部と;
この第1の方向変換部を経た前記光ファイバ素線を巻き取る巻き取り部と;
前記回転体と前記巻き取り部との間に前記回転体の次に光ファイバ素線に接触する固形物として設けられ、前記光ファイバ素線の走行方向をさらに変える第2の方向変換部となる他の回転体と;
を備え、
前記第1の方向変換部が、前記光ファイバ素線に接してかつ回転中心回りに形成された円周面を有する回転体であり;
この回転体と前記光ファイバ素線との間の、前記回転中心を中心とする接触角が10°以上かつ80°以下であり;
前記円周面が、前記回転中心を含む断面で見た場合に、所定の幅寸法を有する平坦形状をなしており、
前記他の回転体の回転軸の絶対位置が固定されており、
前記第1の方向変換部である前記回転体と、前記第2の方向変換部である前記他の回転体との回転方向が互いに逆方向である光ファイバ製造装置。 - 光ファイバ母材を線引きして光ファイバ裸線を形成する光ファイバ裸線形成工程と;
この光ファイバ裸線形成工程後の前記光ファイバ裸線を被覆層で被覆して光ファイバ素線を形成する被覆層形成工程と;
この被覆形成工程後の前記光ファイバ素線に対し、この光ファイバ素線の走行方向を変える最初の固形物である回転体の円周面を接触させて、前記走行方向を変更する第1の方向変換工程と;
この第1の方向変換工程後の前記光ファイバ素線を巻き取る巻き取り工程と;
前記第1の方向変換工程と前記巻き取り工程との間にて、前記光ファイバ素線を前記回転体よりも下流側に前記回転体の次に光ファイバ素線に接触する固形物として設けられた他の回転体に接触させて前記光ファイバ素線の走行方向をさらに変える第2の方向変換工程と;
を備え、
前記第1の方向変換工程では、前記回転体と前記光ファイバ素線との間における、この回転体の回転中心を中心とする接触角を10°以上かつ80°以下とし、かつ、前記回転中心を含む断面で前記円周面を見た場合に、この円周面の幅方向に沿って前記光ファイバ素線を移動自在とし、
前記他の回転体は、その回転軸の絶対位置を固定し、
前記第1の方向変換工程における前記光ファイバ素線の走行方向の変化の向きと、前記第2の方向変換工程における前記光ファイバ素線の走行方向の変化の向きとが、互いに逆方向である光ファイバ製造方法。 - 前記光ファイバ裸線の線引きの速度を1500m/min以上とする請求項2に記載の光ファイバ製造方法。
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