JP5989943B1 - 光ファイバ母材および光ファイバの製造方法 - Google Patents

Abstract

半径がｒで略一定である円柱部と、長さ方向において前記円柱部に隣接して位置し、前記長さ方向に沿って半径が縮小するテーパ部と、を備え、前記テーパ部は、半径が０．９ｒ〜０．６ｒの間で変化する部分を有する第１テーパ部と、半径が０．４ｒ〜０．１５ｒの間で変化する部分を有する第２テーパ部とを有し、前記第１テーパ部は、前記半径が０．９ｒ〜０．６ｒの間で変化する部分において、前記円柱部に対する４０度〜６０度の間の最大角度θ１を成すように縮径し、前記第２テーパ部は、前記半径が０．４ｒ〜０．１５ｒの間で変化する部分において、前記長さ方向の中心軸に対して５度〜３０度の間の平均角度θ２を成すように縮径し、前記テーパ部の体積は、該テーパ部の最大外径と同一外径かつ同一長さの円柱の体積の４５％以下である光ファイバ母材である。

Description

本発明は、光ファイバ母材および光ファイバの製造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。

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不良部が含ま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になるので、製品として用いることができない。このような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る。

光ファイバの製造工程の立ち上げ時においては、ガラス光ファイバの線引きの速度（線速）は、当初は線引きの諸条件を調整するためなどの理由で低い線速に設定される。その後、良品のガラス光ファイバを線引きする条件が整ったら、線速は加速されて所定の高い線速にされる。その後線速はこの所定の線速で一定に制御され、製品となるガラス光ファイバが製造される。

ここで、光ファイバの製造工程の立ち上げ時間を短縮し、早期に良品のガラス光ファイバを線引きするために、先端部の線引きのための時間を短縮できるように光ファイバ母材の先端部の形状を成形する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。また、特許文献２には、光ファイバ母材の外周を形成するガラス管の先端を、線引き時の溶融された光ファイバ母材の形状であるメニスカス形状に、あらかじめ近づけておく技術が開示されている。

特開２００２−８０２３８号公報 特開２００３−３２７４４０号公報

ところで、光ファイバの製造工程の効率化のためには、光ファイバの製造工程の立ち上げ時間をさらに短縮することが求められている。特に、低コストに光ファイバを製造するために大直径化された光ファイバ母材の場合、光ファイバ母材の先端部の体積も大きくなる。その結果、良品のガラス光ファイバを線引きできるまでの光ファイバの製造工程の立ち上げ時間が長くなる。このような立ち上げ時間の長時間化は、製品にならない光ファイバが多く線引きされて原材料の過剰な消費につながるため、立ち上げ時間を短縮することがさらに求められている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光ファイバの製造工程の立ち上げ時間を短縮することができる光ファイバ母材および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。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る光ファイバ母材は、半径がｒで略一定である円柱部と、長さ方向において前記円柱部に隣接して位置し、前記長さ方向に沿って半径が縮小するテーパ部と、を備え、前記テーパ部は、半径が０．９ｒ〜０．６ｒの間で変化する部分を有する第１テーパ部と、半径が０．４ｒ〜０．１５ｒの間で変化する部分を有する第２テーパ部とを有し、前記第１テーパ部は、前記半径が０．９ｒ〜０．６ｒの間で変化する部分において、前記円柱部に対する４０度〜６０度の間の最大角度θ１を成すように縮径し、前記第２テーパ部は、前記半径が０．４ｒ〜０．１５ｒの間で変化する部分において、前記長さ方向の中心軸に対して５度〜３０度の間の平均角度θ２を成すように縮径し、前記テーパ部の体積は、該テーパ部の最大外径と同一外径かつ同一長さの円柱の体積の４５％以下であることを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバ母材は、前記テーパ部の先端側に位置し、当該光ファイバ母材の線引き開始時にはガラス光ファイバの錘として機能する落下部をさらに備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバ母材は、前記円柱部と前記第１テーパ部とは、前記長さ方向に沿って外周が半径３０ｍｍ以上の曲面を成す領域で接続していることを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバ母材は、前記第１テーパ部と前記第２テーパ部とは、前記長さ方向に沿って外周が半径４０ｍｍ以上の曲面を成す接続部で接続していることを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバ母材は、前記円柱部の半径は４０ｍｍ以上であることを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバ母材は、前記テーパ部は研削により成形されたものであることを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバの製造方法は、本発明の一態様に係る光ファイバ母材の前記テーパ部側の端部を加熱溶融してガラス光ファイバを線引きする工程と、前記線引きしたガラス光ファイバの外周に被覆を形成する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、光ファイバの製造工程の立ち上げ時間を短縮することができる光ファイバ母材および工程時間が短縮され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。

図１は、実施の形態に係る光ファイバ母材の模式図である。 図２は、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３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。 図４は、ガラス光ファイバの線速の制御の一例を示した図である。

以下に、図面を参照して本発明に係る光ファイバ母材および光ファイバの製造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。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る光ファイバ母材の模式図である。光ファイバ母材１は、たとえば石英系ガラスなどのガラスからなる。光ファイバ母材１は、例えば石英系ガラスからなるターゲットロッドの外周に石英系ガラス微粒子を堆積して多孔質層を形成し、多孔質層を脱水、焼結ガラス化することで製造される。光ファイバ母材１は、円柱部１ａと、テーパ部１ｂと、落下部１ｃとを備えている。

円柱部１ａは、半径がｒで略一定であり、長さ方向に延伸する円柱形状を有している。円柱部１ａは、製品となる良品のガラス光ファイバが線引きされる部分である。テーパ部１ｂは、円柱部１ａに隣接して位置し、長さ方向にわたって半径が縮小している部分である。テーパ部１ｂは、そこからガラス光ファイバを線引きしても製品として用いることができないような部分である不良部を含んでいる。ここで不良部とは、コア部とクラッド部との外径比が所望の規格からはずれている、あるいはコア部が含まれていない部分である。不良部から線引きした光ファイバは、廃棄処理すべきものとなる。
なお、光ファイバ母材１の線引き開始端（落下部１ｃ側）において、光ファイバ母材１の外径の減少が開始する、円柱部１ａとテーパ部１ｂの境界近傍において、光ファイバ母材１の半径ｒに対し、半径が９８％以下となる部分をテーパ部１ｂとする。
ここで、円柱部１ａの半径が長手方向で多少変動する場合があるが、その場合は、円柱部１ａとテーパ部１ｂの境界近傍において、光ファイバ母材１の最大の半径をｒとする。

落下部１ｃは、テーパ部１ｂの縮径した先端側に位置し、後述する光ファイバ母材１の線引き開始時にはガラス光ファイバの錘として機能する部分である。
ターゲットロッド１ｄはたとえばコア部とクラッド部とを有し、テーパ部１ｂの内部でダミーロッドと接続されている。落下部１ｃはたとえばこのダミーロッドの先端部で構成されてもよい。
この場合、ターゲットロッド１ｄとダミーロッドとの接続部は、ターゲットロッド１ｄを良品部として有効に使用するために、円柱部１ａとテーパ部１ｂの境界近傍であって、かつテーパ部１ｂの内部に在ることが好ましい。
なお、テーパ部１ｂと落下部１ｃの境界は、光ファイバ母材１の半径が極小となる位置、もしくは光ファイバ母材１の半径が０．１ｒとなる位置のいずれかのうち、より上（線引き開始端から離れる方向）に位置する箇所とする。また、光ファイバ母材１の半径が極小となる部分を有さず、最小となる箇所が長手に渡って存在している場合は、その中での一番上の箇所とする。

つぎに、テーパ部１ｂについて具体的に説明する。テーパ部１ｂは、第１テーパ部１ｂａと第２テーパ部１ｂｂとを有している。第１テーパ部１ｂａは、長さ方向において円柱部１ａ側に位置している。第１テーパ部１ｂａは、上記ｒに対して、半径が０．９ｒ〜０．６ｒの間で変化し、かつ円柱部１ａに対する４０度〜６０度の間の最大角度θ１を成すように縮径している。ここで、円柱部１ａに対する最大角度θ１を成すように縮径するとは、光ファイバ母材１をその長さ方向の中心軸Ｘを含む切断面で切断した場合に、切断面において中心軸Ｘと平行な線ｌと第１テーパ部１ｂａの外周との成す角の最大値がθ１であることを意味する。

より詳細には、最大角度θ１は、光ファイバ母材１の半径が０．９ｒ〜０．６ｒの間で変化する部分において、光ファイバ母材１の長さ方向で５ｍｍおきに外径を測定したときに、隣接する２つの測定点を結ぶ直線と、光ファイバ母材１の長さ方向の中心軸Ｘと平行な線ｌとのなす最大角度である。

ここで最大角度を規定する理由を以下に説明する。
第１テーパ部１ｂａのうち半径が０．９ｒ〜０．６ｒの間で変化している部分を線引きする際には、線速を上昇させ、加速しながら目標線速にスムーズに到達させる必要がある。
最大角度θ１の角度が大きすぎる場合は、その部分が軟化し光ファイバになった時に、その直前の単位時間当たりの線引量に比べて急激に線引量が増加することになるため、線速が一気に上昇してしまいスムーズな線速上昇を達成できない。したがって、後述する立ち上げ工程の短縮化のためには、第１テーパ部１ｂａにおける最大角度θ１を６０度以下とすることが好ましい。また、角度が小さすぎる場合は、第１テーパ部１ｂａからの線引量が多くなり、立ち上げ工程に時間がかかる場合がある。したがって、第１テーパ部１ｂａにおける最大角度θ１を４０度以上とすることが好ましい。
また、スムーズな線速上昇および線引量の増加を抑制する観点から、第１テーパ部１ｂａにおける平均角度を４５〜５５度とすることがより好ましい。

また、円柱部１ａと第１テーパ部１ｂａとは、円柱部１ａと第１テーパ部１ｂａとが接続する領域である接続領域１ｅにおいて、長さ方向に沿って外周が曲面を成して接続していることが好ましい。すなわち、光ファイバ母材１を中心軸Ｘを含む切断面で切断した場合に、接続領域１ｅは、切断面において外周が、半径Ｒ１の曲面を成している。ここで、接続領域１ｅは、円柱部１ａと第１テーパ部１ｂａとにまたがり、外周が曲面を成している領域である。接続領域１ｅにおいて、光ファイバ母材１の半径は、円柱部１ａの半径から０．９ｒまでなめらかに変化している。なお、接続領域１ｅが一定の半径の曲面を成していない、すなわち徐々にＲが変化している場合は、半径Ｒ１は、半径が０．９８ｒ〜０．９ｒの領域を円形近似した場合の半径を指すものとする。また、接続領域１ｅが曲面を成していない、すなわち円柱部１ａとテーパ部１ｂの間に頂点を有する場合もあるが、この場合は半径Ｒ１はゼロと定義する。

第２テーパ部１ｂｂは、長さ方向において第１テーパ部１ｂａよりも線引き開始端側に位置している。第２テーパ部１ｂｂは、半径が０．４ｒ〜０．１５ｒの間で変化し、かつ長さ方向の中心軸Ｘに対して５度〜３０度の間の平均角度θ２を成すように縮径している。すなわち、光ファイバ母材１を中心軸Ｘを含む切断面で切断した場合に、切断面において中心軸Ｘと第２テーパ部１ｂｂの外周との成す角の平均値がθ２である。

より詳細には、平均角度θ２は、光ファイバ母材１の半径が０．４ｒ〜０．１５ｒの間で変化する部分において、光ファイバ母材１の長さ方向で５ｍｍおきに外径を測定したときに、隣接する２つの測定点を結ぶ直線と、光ファイバ母材１の長さ方向の中心軸Ｘとのなす平均角度である。

ここで平均角度を規定する理由を以下に説明する。
第２テーパ部１ｂｂのうち、半径が０．４ｒ〜０．１５ｒの間で変化している部分は、光ファイバ母材１が細いので加熱により短時間で軟化温度に達する。また、第１テーパ部１ｂａのうち半径が０．９ｒ〜０．６ｒの間で変化している部分に比べて単位長さ当りのガラス量が少ないため、多少外径の急激な変動があっても線引制御により変動を吸収できる。第２テーパ部１ｂｂのうち、半径が０．４ｒ〜０．１５ｒの間で変化している部分は、初期加速の確保、及び、第１テーパ部１ｂａのうち半径が０．９ｒ〜０．６ｒの間で変化している部分への移行を目的として設けられているため、「平均」角度が重要となる。ただし、スムーズな初期加速の観点から、第２テーパ部１ｂｂにおける最大角度を４０度以下とすることがより好ましい。

また、第１テーパ部１ｂａと第２テーパ部１ｂｂとは、第１テーパ部１ｂａと第２テーパ部１ｂｂとを接続する部分である接続部１ｆにおいて、長さ方向に沿って外周が、半径Ｒ２の曲面を成して接続している。接続部１ｆは、テーパ部１ｂに含まれ、第１テーパ部１ｂａと第２テーパ部１ｂｂとの間で、外周が曲面を成している部分である。接続部１ｆにおいて、光ファイバ母材１の半径は、０．６ｒから０．４ｒまでなめらかに変化している。なお、接続部１ｆが一定の半径の曲面を成していない場合は、半径Ｒ２は、半径が０．５５ｒ〜０．４５ｒの領域を円形近似した場合の半径を指すものとする。また、接続部１ｆが曲面を成していない、すなわち頂点を有する場合もあるが、この場合は半径Ｒ２はゼロと定義する。

ここで、本実施の形態に係る光ファイバ母材１のテーパ部１ｂは、上述したように第１テーパ部１ｂａと第２テーパ部１ｂｂとを有し、第１テーパ部１ｂａは半径が０．９ｒ〜０．６ｒの間で変化し、かつ４０度〜６０度の間の最大角度θ１を成すように縮径する。また、第２テーパ部１ｂｂは半径が０．４ｒ〜０．１５ｒの間で変化し、５度〜３０度の間の平均角度θ２を成すように縮径する。さらには、このテーパ部１ｂの最大外径と同一外径かつ同一長さの円柱を仮定すると、テーパ部１ｂの体積は、この円柱の体積の４５％以下とされている。これにより、光ファイバ母材１は、これを光ファイバの製造に用いた際に、光ファイバの製造工程の立ち上げ時間を短縮することができるものとなっている。

具体的には、第２テーパ部１ｂｂは、０．４ｒ〜０．１５ｒの間で半径が変化し、５度〜３０度の間の平均角度θ２を成すように縮径することにより、光ファイバ母材１の円柱部１ａに対して体積が比較的小さいので、早く溶融し、初期の線速の加速がしやすい。また、つづいて溶融する第１テーパ部１ｂａは、第２テーパ部１ｂｂが溶融している間に徐々に加熱軟化されるので、その後スムーズに溶融が開始される。さらに、第１テーパ部１ｂａは、０．９ｒ〜０．６ｒの間で半径が変化し、かつ４０度〜６０度の間の最大角度θ１を成すように縮径することにより、溶融開始時に、第２テーパ部１ｂｂの溶融時の線速をスムーズに引き継いで加速でき、その後に溶融する円柱部１ａからの製品となる良品のガラス光ファイバの線引きに、円滑に移行することができる。これにより線速の加速が良好に実施でき、光ファイバの製造工程の立ち上げ時間を短縮することができる。

さらに、この光ファイバ母材１では、円柱部１ａと第１テーパ部１ｂａとは、接続領域１ｅにおいて、長さ方向に沿って外周が半径Ｒ１の曲面を成して接続しているので、光ファイバ母材１の直径がなめらかに変化する。このため、線引きする部分が第１テーパ部１ｂａから円柱部１ａに移行するときの、ガラス光ファイバを線引きする線速の変動が抑制される。円柱部１ａと第１テーパ部１ｂａとは、半径３０ｍｍ以上の曲面を成して接続していることが好ましい。さらにまた、この光ファイバ母材１では、第１テーパ部１ｂａと第２テーパ部１ｂｂとは接続部１ｆにおいて、長さ方向に沿って外周が、半径Ｒ２の曲面を成して接続しているので、光ファイバ母材１の直径がなめらかに変化する。このため、線引きする部分が第２テーパ部１ｂｂから第１テーパ部１ｂａに移行するときの線速の変動が抑制される。第１テーパ部１ｂａと第２テーパ部１ｂｂとは、半径４０ｍｍ以上の曲面を成して接続していることが好ましい。

なお、このようなテーパ部１ｂの形状は、たとえば公知の方法により製造した光ファイバ母材の先端部を、研削等により成形することで実現することができる。

つぎに、本実施の形態に係る光ファイバ母材１を用いて光ファイバを製造する方法について説明する。図２は、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２に示すように、この光ファイバの製造装置１００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２を把持し、光ファイバ母材１を昇降させる昇降機構１１と、ヒータ１２ａ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加熱炉１２と、光ファイバ母材１から線引きしたガラス光ファイバ３の外径を測定する外径測定器１３と、ガラス光ファイバ３にＨｅガスを吹き付けて冷却することができる冷却塔１４と、ガラス光ファイバ３の通路に配置されたＵＶランプ照射室１５ａ、１５ｂ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１６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１７と、光ファイバ回収器１８と、ガイドロール１９ａ、１９ｂと、巻き取り機構２０とを備える。また、製造装置１００は、さらに、外径測定器１３が測定したガラス光ファイバ３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１１、線引加熱炉１２、冷却塔１４、キャプスタンローラ１６を制御する制御器Ｃを備える。

以下、光ファイバを製造する方法について説明する。はじめに、支持棒２を上端に溶着した光ファイバ母材１を線引加熱炉１２にセットし、支持棒２を昇降機構１１により把持する。つぎに、昇降機構１１により光ファイバ母材１を下方に送りながら、ヒータ１２ａによって光ファイバ母材１の先端を加熱溶融し、ガラス光ファイバの線引きを開始する。光ファイバ母材１のテーパ部１ｂ側の端部を加熱溶融すると、まず、光ファイバ母材１の落下部１ｃが錘として落下し、これに引っ張られるようにガラス光ファイバ３が線引きされる。つづいて、外径測定器１３は、線引きされたガラス光ファイバ３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３は、冷却塔１４内を通過し、ＵＶランプを消灯したＵＶランプ照射室１５ａ、１５ｂを順次通過するが、このとき、ガラス光ファイバ３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１６は、キャプスタンローラ１６の表面に押さえ機構１７のゴムベルトでガラス光ファイバ３を押え付けた状態で、ガラス光ファイバ３を引き取る。つぎに、床Ｆ上の光ファイバ回収器１８がガラス光ファイバ３を内部に導入し、これを回収する。光ファイバ回収器１８とは、ガラス光ファイバ３が周囲に散乱しないように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１８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、光ファイバ回収器１８はガラス光ファイバをボビンに巻き付けて回収する機構を有するものでもよい。

光ファイバ母材１からガラス光ファイバ３を線引きする際には、初めに線速を制御しながら、第２テーパ部１ｂｂ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となるようにガラス光ファイバ３を線引きするようにし、かつ線引きしながら良品のガラス光ファイバを線引きするための諸条件を調整する。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３を線引きすることにより、第２テーパ部１ｂｂは迅速に消費されるため、立ち上げ時間を短縮することができる。また、上述したように、第２テーパ部１ｂｂが０．４ｒ〜０．１５ｒの間で半径が変化し、５度〜３０度の間の平均角度θ２を成すように縮径する部分を有することにより、早く溶融するとともに、線速の制御がしやすいので、線引きの諸条件を調整しやすい。

線引きの諸条件の調整完了後、線速を減速させる。その後、ガラス光ファイバ３の線引きを継続したまま、ガラス光ファイバ３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、装置の移動、および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。また、ダイスの取り付けとともに、光ファイバ回収器１８を移動し、押さえ機構１７を取り外す。その後、製品となるガラス光ファイバを線引きする線速まで線速を増加させる立ち上げ工程を行う。なお、テーパ部１ｂを、研削して線速を増加させる途中で全て消費される最小の体積としておくと、最も効率よく線引きの立ち上げを行うことができる。
なお、本実施の形態では、ガラス光ファイバ３を所定量線引きした後、被覆を形成するためのダイスを取り付けたが、落下部１ｃが錘として落下した後、すぐにダイスを取り付けてもよい。
なお、ガラス光ファイバ３を所定量線引きした後に被覆の形成を開始すると、線引きの立ち上げ工程で使用する被覆の量をより少なくできる効果がある。

線速の制御は制御器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１６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１１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３の外径は、制御器Ｃが、外径測定器１３からのデータに基づいて、昇降機構１１とキャプスタンローラ１６とを制御することにより制御される。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し、線引加熱炉１２への光ファイバ母材１の投入量を相対的に示す量である。

上述したように、第２テーパ部１ｂｂは、早く溶融し、初期の線速の加速がしやすい。また、つづいて溶融する第１テーパ部１ｂａは、第２テーパ部１ｂｂが溶融している間に徐々に加熱軟化されるので、その後スムーズに溶融が開始され、さらに、溶融開始時に、第２テーパ部１ｂｂの溶融時の線速をスムーズに引き継いで加速でき、その後に溶融する円柱部１ａからの製品となる良品のガラス光ファイバの線引きに、円滑に移行することができる。

また、円柱部１ａと第１テーパ部１ｂａとの接続領域１ｅにおいて、長さ方向に沿って外周が曲面を成して接続しているので、ガラス光ファイバを線引きする線速の変動が抑制され、制御が容易になる。さらにまた第１テーパ部１ｂａと第２テーパ部１ｂｂとの接続部１ｆにおいて、長さ方向に沿って外周が曲面を成して接続しているので、線速の変動が抑制され、制御が容易になる。このように制御が容易になると、線速を所望の範囲内に収束させやすいので、線速を安定的に増加させることができ、目標の線速に達する時間を短くすることができる。

線速を目標値まで増加させた後は、図３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４を線引きする。このとき、ガラス光ファイバ４の外径をたとえば８０〜１３０μｍの範囲内の所定値から所定の誤差範囲内に入るようにする。ガラス光ファイバ４の線速は、外径が上記誤差範囲内になるように所定の線速の誤差範囲内に制御される。テーパ部１ｂからの線引きを終了した光ファイバ母材１からは製品規格等の規格を満たすガラス光ファイバ４を線引きできる。なお、このガラス光ファイバ４の線引きにおいては、制御器Ｃが制御する冷却塔１４がガラス光ファイバ４を冷却するので、線速をきわめて高速にできる。また、冷却塔１４がガラス光ファイバ４を冷却した後は、プライマリ被覆用の樹脂２２ａを供給されたプライマリダイス２１ａがガラス光ファイバ４に樹脂２２ａを塗布し、ＵＶランプ照射室１５ａにて樹脂２２ａ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２２ｂを供給されたセカンダリダイス２１ｂがプライマリ被覆の外周に樹脂２２ｂを塗布し、ＵＶランプ照射室１５ｂにて樹脂２２ｂ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５が製造される。光ファイバ５は、ガラス光ファイバ３の線引きの際に用いたものと同じキャプスタンローラ１６によって引き取られ、ガイドロール１９ａ、１９ｂによってガイドされ、巻き取り機構２０によって巻き取られる。

図４は、ガラス光ファイバ４の線速の制御の一例を示した図である。図４において、横軸は、ダイスの取り付け後に製品となるガラス光ファイバを線引きすべく線速の増加を開始した時点からの経過時間を示している。図４に示すように、線速が目標値に到達した後はその線速を維持するように制御を行う。なお、この制御は後述する実施例５における制御に相当する。

（実施例、比較例）
本発明の実施例１−１〜１−４、２〜１０として、図１に示す実施の形態に係る光ファイバ母材を作製した。作製した光ファイバ母材は、第１、第２テーパ部に関する最大角度θ１、平均角度θ２、接続部の成す曲面の半径Ｒ１、Ｒ２、光ファイバ母材の半径（母材半径）、光ファイバ母材の半径（母材半径）と同一半径かつテーパ部と同一長さの円柱の体積に対するテーパ部の体積の比（テーパ部体積比）を種々変更したものとした。なお、半径Ｒ１またはＲ２がゼロの場合は、その接続部は曲面を成していないことを意味する。そして作製した光ファイバ母材を用いて図２、図３に示す製造装置を用いて光ファイバを製造し、このときの立ち上げ時間を計測し、また線引きする部分が第２テーパ部から第１テーパ部に移行する際、および第１テーパ部から円柱部に移行する際のガラス光ファイバの外径変動の有無を評価した。ここで、立ち上げ時間とは、錘が落下した時点から、ガラス光ファイバの線速が目標値に到達した時点までの時間とした。また、比較例１−１〜２−２、３〜５として、最大角度θ１、平均角度θ２、またはテーパ部体積比について、本発明の規定を満たさない光ファイバ母材を作製した。そして作製した光ファイバ母材を用いて図２、図３に示す製造装置を用いて光ファイバを製造し、このときの立ち上げ時間を計測し、またガラス光ファイバの外径変動の有無を評価した。その結果を表１に示す。なお、表１では、線引きする部分が第１テーパ部から円柱部に移行する際のガラス光ファイバの外径変動が有る場合に、「有」と記載している。

表１に示すように、最大角度θ１が４０度〜６０度の間であり、平均角度θ２が５度〜３０度の間であり、テーパ部体積比が４５％以下である実施例１−１〜１−４、２〜１０は立ち上げ時間が２５分〜５５分と短いのに対して、比較例１−１〜２−２、３〜５は立ち上げ時間が７０分以上となった。

主な実施例について具体的に説明すると、まず実施例１−１については、最大角度θ１が４０度〜６０度の間であり、平均角度θ２が５度〜３０度の間であり、半径Ｒ２が４０ｍｍであり、半径Ｒ１が３０ｍｍであり、テーパ部体積比が２０％であるが、立ち上げ時間が３６分と短かった。実施例１−２については、実施例１−１と比較して半径Ｒ１、Ｒ２がゼロである点が異なるが、これにより線引きする部分が第２テーパ部から第１テーパ部に移行する際、および第１テーパ部から円柱部に移行する際にガラス光ファイバの線速の変動が発生し、外径の変動があった。この変動を制御するために線速の加速度が実施例１−１の場合よりも低下したため、立ち上げ時間が５０分になったと考えられる。ただし、実施例１−２と各比較例を比較すれば解るように、半径Ｒ１、Ｒ２がゼロであっても、最大角度θ１が４０度〜６０度の間であり、平均角度θ２が５度〜３０度の間であり、テーパ部体積比が４５％以下であれば、立ち上げ時間を短縮する効果を得ることができる。

実施例１−３については、実施例１−２と比較してＲ１がより大きい３０ｍｍである点が異なるが、これにより立ち上げ時間が短い４０分になったと考えらえる。実施例１−４については、実施例１−２と比較して半径Ｒ２がより大きい４０ｍｍである点が異なるが、これにより立ち上げ時間が４５分になったと考えられる。また、実施例１−３と１−４を比較すると、半径Ｒ１は半径Ｒ２よりも立ち上げ時間の短縮に寄与すると考えられる。実施例９については、半径Ｒ２が４０ｍｍより小さいために、立ち上げ時間が５５分になったと考えられる。実施例１０については、半径Ｒ１が３０ｍｍより小さいために、立ち上げ時間が５５分になったと考えられる。

つぎに、主な比較例について具体的に説明すると、まず比較例１−１、１−２については、最大角度θ１と平均角度θ２が等しく、かつＲ１、Ｒ２がゼロの場合であるが、テーパ部の体積が比較的大きかった。また、線引きする部分が第１テーパ部から円柱部に移行する際にガラス光ファイバの線速の変動が発生し、外径の変動があった。これらの理由により立ち上げ時間が長くなったと考えられる。また、比較例２−１、２−２は、比較例１−１、１−２と比較してＲ１がより大きい３０ｍｍである点が異なるが、これにより立ち上げ時間が短くなったと考えられる。比較例３については、最大角度θ１が小さいため、比較例４については、角度θ２が大きいため、立ち上げ時間が長くなったと考えらえる。また、比較例５は、テーパ部をメニスカス形状としたものであるが、テーパ部体積比が大きいため、立ち上げ時間が長くなったと考えらえる。

なお、上記実施の形態で、光ファイバ母材１の円柱部１ａの半径が略一定とは、半径ｒが長さ方向において１０％程度の範囲内で変動している場合も含む。光ファイバ母材１の円柱部１ａの半径が上記程度の範囲内で変動していたとしても、コア部とクラッド部との外径比が一定であれば、円柱部１ａから良品のガラス光ファイバ４を線引きすることができる。

また、本発明は、上記実施例のような、円柱部の半径が４０ｍｍ以上の大直径化された光ファイバ母材に適用することで、大直径化に伴い増加した立ち上げ時間を短縮できるので好ましい。

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１ 光ファイバ母材
１ａ 円柱部
１ｂ テーパ部
１ｂａ 第１テーパ部
１ｂｂ 第２テーパ部
１ｃ 落下部
１ｄ ターゲットロッド
１ｅ 接続領域
１ｆ 接続部
２ 支持棒
３、４ ガラス光ファイバ
５ 光ファイバ
１１ 昇降機構
１２ 線引加熱炉
１２ａ ヒータ
１３ 外径測定器
１４ 冷却塔
１５ａ、１５ｂ ＵＶランプ照射室
１６ キャプスタンローラ
１７ 押さえ機構
１８ 光ファイバ回収器
１９ａ、１９ｂ ガイドロール
２０ 巻き取り機構
２１ａ プライマリダイス
２１ｂ セカンダリダイス
１００ 製造装置
Ｃ 制御器
Ｆ 床
ｌ 線
Ｘ 中心軸

Claims (7)

1. 半径がｒで略一定である円柱部と、
   長さ方向において前記円柱部に隣接して位置し、前記長さ方向に沿って半径が縮小するテーパ部と、
   を備え、
   前記テーパ部は、半径が０．９ｒ〜０．６ｒの間で変化する部分を有する第１テーパ部と、半径が０．４ｒ〜０．１５ｒの間で変化する部分を有する第２テーパ部とを有し、
   前記第１テーパ部は、前記半径が０．９ｒ〜０．６ｒの間で変化する部分において、前記円柱部に対する４０度〜６０度の間の最大角度θ１を成すように縮径し、
   前記第２テーパ部は、前記半径が０．４ｒ〜０．１５ｒの間で変化する部分において、前記長さ方向の中心軸に対して５度〜３０度の間の平均角度θ２を成すように縮径し、
   前記テーパ部の体積は、該テーパ部の最大外径と同一外径かつ同一長さの円柱の体積の４５％以下であることを特徴とする光ファイバ母材。
2. 前記テーパ部の先端側に位置し、当該光ファイバ母材の線引き開始時にはガラス光ファイバの錘として機能する落下部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ母材。
3. 前記円柱部と前記第１テーパ部とは、前記長さ方向に沿って外周が半径３０ｍｍ以上の曲面を成す領域で接続していることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ母材。
4. 前記第１テーパ部と前記第２テーパ部とは、前記長さ方向に沿って外周が半径４０ｍｍ以上の曲面を成す接続部で接続していることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ母材。
5. 前記円柱部の半径は４０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の光ファイバ母材。
6. 前記テーパ部は研削により成形されたものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光ファイバ母材。
7. 請求項１〜６のいずれか一つに記載の光ファイバ母材の前記テーパ部側の端部を加熱溶融してガラス光ファイバを線引きする工程と、
   前記線引きしたガラス光ファイバの外周に被覆を形成する工程と、
   を含むことを特徴とする光ファイバの製造方法。

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