JPH02149451A - 無機コート光ファイバの製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分舒〉 本発明は、線引直後のファイバに無機薄膜を被覆する無
機コート光ファイバの製造装置及び製造方法に関する。

〈従来の技術〉 従来より、光ファイバを製造する際、例えば特公昭３８
−１０３６３号公報に示されるように、光ファイバ母材
を加熱・溶融して線引きした直後のファイバに無機Ｒ膜
を熱・化学的気相成長法（以下、熱ＣＶＤ法という）に
よりコーティングし、その後、樹脂を塗布。

硬化して光ファイバとしてボビンに巻取る方法が採られ
ている。この方法によると、無機薄膜コーティングの際
の気相中における粒子の成長が抑えられ、ファイバの極
表面近くのみで成膜が行われるため、ファイバの初期強
度を低下させることなくコーティングを行うことができ
ろ。また、無機コートをするのは、Ｈ２０ノファイハ表
面への侵入、マイクロクラックの成長による疲労強度の
低下及びＨ２のファイバ表面への浸入による伝達ロスの
上昇などを防止するためである。

ところで、かかる方法では、ファイバの温度が低すぎろ
と、薄膜コーティングができず、あるいは成膜速度が遅
くて充分な膜厚を得る乙とができず、逆にファイバの温
度が高すぎるとファイバ素材と＃１１膜間に反応生成物
が発生し、ファイバの初期強度が低下してしまう。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上述しｔこ方法を実施しようとすると、
薄膜形成の反応開始時のファイバ温度を制御するのが難
かしく、膜厚の変動が大きく、全長に亘って均一な膜質
を得ろことができないという問題がある。

例えば第４図に示すように、線引炉０１の炉芯管０２と
熱ＣＶＤ炉０３の炉芯管０４とが一体となっており、原
料ガスを線引炉０１と熱ＣＶＤ炉０３との間の反応ガス
の流入口０５からｆｉｃＶＤＰＯ３内へ流入すると共に
排出口０６から排出ずろ装置を用いる場合には、原料ガ
スの流れが一定とならず、そのンＨ度を一定に保つこと
が困難であるので、成膜が行われる位置が不安定であっ
た。

また、第５図に示すように、ＭＣＶＤ炉内の原料ガスの
流れを一定とずろため１こ、線引炉０１の炉芯管０２Ａ
と熱ＣＶＤ炉Ｃ３の炉芯管０４Ａとを別体にすると共に
、原料ガスの流入口０５及び排出口０６のそれぞれ上流
及び下流にシールガス流入口０７，０８を設けたものが
ある。しかし、この場合、熱ＣＶＤ炉０３を穆引炉０１
に近接して固設されている。すなわち、例えば１２５μ
ｍの石英光ファイバにアセチレンを用いて線速１５０ｍ
／ｍｉｎでカーボンをコーティングする場合には、線引
炉０１のヒータ中心と熱ＣＶＤ炉０３の入口との間の距
離を３０ａｎ以下としなければコーティングできないの
で、線引炉０１と反応炉０３との距離が自から短くなり
、これにより操作性が悪＜、シかも、線速か変化すると
ファイバ温度が変動し、長手方向に亘って均一な成膜を
形成するのが困難であった。

一方、例えば、特公昭６１−３２２７０号公報に示され
るように、薄膜コーティングの反応炉書ζファイバが入
る前に、ファイバに赤外線を照射してファイバの予備加
熱を行うという装置も開発されている。しかし、この場
合、特に高線速においては加熱長が長大となり、装置も
大がか与となるという問題があり、また、線速の変化に
も対応できないという問題もある。

本発明はこのような事情に鑑み、線速の変化に応じて容
易に熱ＣＶＤ炉内のファイバ温度を制御できて膜厚を常
に均一にすることができ、操作性も良好である無機コー
ト光ファイバの製造装置及び製造方法を提供することを
目的とする。

く課題を解決するための手段〉 前記目的を達成する本発明にかかる無機コート光ファイ
バの製造装置は、光ファイバ母材を加熱・溶融する線引
炉と、締引きされたファイバに無機薄−膜を熱・化学的
気相成長法によりコーティングする熱ＣＶＤ装置と、フ
ァイバ外径を測定するファイバ外径測定式とを有する無
機コート光ファイバの製造装置において、上記線引炉又
は上記熱ＣＶＤ装置が両者間の距離を変化する位置移動
手段を具えていることを特徴とし、又、無機コート光フ
ァイバの製造方法は、線引炉により光ファイバ母材を加
熱・溶融しつつ線引きしたファイバを熱ＣＶＤ炉に導き
、熱・化学的気相成長法により該ファイバ表面に無Ｉｆ
　薄膜をコーティングするに際し、上記線引炉と上記熱
ＣＶＤ炉との距離を変化させることにより、当該熱ＣＶ
Ｄ炉内のファイバ表面にはじめて膜形成が行われろ地点
でのファイバ温度が１０００〜１４００℃とすることを
特徴とする。

く作　　　用〉 線引炉と熱ＣＶＤ炉との距離を変化できるので、操作性
を保持したまま、コーティング時には最適な条件を得る
ような距離を設定することができる。すなわち、線速そ
の他の条件を最適に保ったままで、線引炉と熱ＣＶＤ炉
との距離を変化させることにより熱ＣＶＤ炉中でのファ
イバ温度を最適に制御することができ、さらに、製造中
の線速が変動しても熱ＣＶＤ炉をそれに応じて移動させ
ることにより、ファイバ温度を最適に保つことができろ
。また、この場合、熱ＣＶＤ炉内の反応ガス温度がファ
イバ表面での反応・膜形成に充分な温度になりはじめて
ファイバ表面にはじめて膜形成が行われる地点でのファ
イバ温度を１０００〜１４００℃に制御するようにする
のが好ましい。

く実　施　例〉 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図には一実施例にかかる無機コート光ファイバの製
造装置を概念的に示す。同図に示すように、線引炉１の
炉芯管２と熱ＣＶＤ炉３の炉芯管４とは別体となり、炉
芯管°４に反応ガスの流入口５と排出口６とが設けられ
ている点は従来と同様であるが、熱ＣＶＤ炉３は並設さ
れたボールネジ７の回転により上下方向移動自在になる
ように支持されている。

すなわち、熱ＣＶＤ炉３の側面には一対の支持部材８が
突設され、熱ＣＶＤ炉３はこれら支持部材８がボールネ
ジ７に螺合することにより支持されると共に、図示しな
いガイドにより上下方向移動自在に保持されている。

方、ボールネジ７はその下端に固着されたウオームギア
９ａ及びウオーム９ｂを介してモータ１０により回転駆
動されるようになっている。なわ、図中、１１は外径測
定器、１２はダイス、１３は硬化炉、１４はキャプスタ
ンである。

かかる装置において、光ファイバ母材１５は線引炉１で
加熱・溶融され、１２５μｍのファイバ１６に締引きさ
れ、ファイバ１６は熱ＣＶＤ炉３に入る。熱ＣＶＤ炉３
の炉芯管４内には、従来から行われているように、カー
ボンや窒化珪素の薄膜を形成するための原料ガスが流入
口５から流入されて排出口６より排出されており、この
炉芯管４内で加熱されたファイバ１６には無機薄膜がコ
ーティングされ、無機コートファイバ１７となる。この
無機コートファイバ１７は、ダイス１２及び硬化炉１３
を経て樹脂コートファイバ１８とされ、キャプスタン１
４により引きとられて図示しない巻取機でボビンに巻き
とられる。

なお、通常、樹脂のコーティングは２層以上行われ、本
実施例はかかるコーティングを１層に限定するものでは
ない。

また、本実施例では、製造中の線速の変動に対応して、
熱ＣＶＤ炉３を上下方向に移動させ、常に最適なファイ
バ温度が得られるようにしている。すなわち、キャプス
タン１４の回転数から線速を検知し、この線速により熱
ＣＶＤ炉３の位置をフィードバック制御し、予め実験に
より決定された熱ＣＶＤ炉３の位置、すなわち無機コー
ティング時の最適なファイバ温度が得られる位置に移動
するようにしている。

また、本実施例では、外径測定器１１を熱ＣＶＤ炉３の
後流に設けているので、線引炉１と熱ＣＶＤ炉３との距
離を非常に近接することができるようにし、例えば樹脂
コーティングの条件により低線速としなければならない
場合にも対応できるようにしている。なお、このように
非常に近接させる要望がない場合には、外径測定器１１
を線引炉１と熱ＣＶＤ炉３との間に配置してもよい。な
お、このように線引炉１と熱ＣＶＤ炉３との距離を小さ
くする場合に、熱ＣＶＤ炉３内にファイバを通す作業の
際のスペースを熱ＣＶＤ炉３を移動することにより確保
できるので、作業性の向上にもつながっている。

このような装置によろ熱ＣＶＤ炉内の最適のファイバ温
度は、コーテイング材、原料ガスの種類、ＣＶＤ炉の長
さ、ＣＶＤ炉と線引炉等との距離により異なるが、反応
するのに充分な温度になった原料ガスがファイバと接触
する位置でのファイバ温度が概ね１０００〜１４００℃
であるのが好しいことがわかった。

また、線引炉を出た後のファイバ温度′ｒは概ね次式で
表されることが知られている。

ことで、 Ｔ　二 Ｔ　： 雰囲気温度、 線引炉を出た直後のファイバ 温度、 線引炉出口からの距離、 Ｖ　；線速、 ａ　＝　ファイバ径、比熱、及びファ イバと雰囲気との熱伝達率に よる定数 である。

ここで、線速めが変動した場合、Ｚが一定゛Ｃあれば温
度に変動が生じることになり、成膜速度、あるいは駿Ｐ
ｙが変動して均一な膜を得られないばかりカベ場合によ
っては膜が全く形成されなかったり、ファイバ強度が低
下されたりする。

よって、上述した実施例では、例えば線速が１０％上昇
した際にＺを１０％増加させるようにしてファイバ温度
の変動を抑えろようにしている。

また、ＣＶＤ炉を移動してその内部のファイバ温度の変
動を抑えるためには、熱ＣＶＤ炉に入る直前のファイバ
温度Ｔ、の変化に対応させてＣＶＤ炉の位置を制御する
ようにしてもよい。

例えば第２図に示すように、熱ＣＶＤ炉３の直上に放射
温度計１９？設け、この測定データに応じてモーフ１０
を制御するようにすればよい。なお、ファイバ径が小さ
いため、放射温度計１９の前には拡大レンズ２０を設け
ている。なお、石英フ・ｒイバ、特に１２５μｍφ程度
の場合には、測定温度が低めに出るので、実験により補
正するようにする必要がある。

以上説明した２つの実施例では、製造中の線速の変動に
応じて熱ＣＶＤ炉３を移動させて炉内のファイバ温度を
一定に保つようにしているが、製造条件により線速を安
定させられる場合には必ずしも必要ではない。また、そ
の場合には、例えば第３図に示すように、ボールネジ７
にハンドル１８を設け、手動でボールネジ７を回転させ
て熱ＣＶＤ炉３の移動できろようにしてもよい。

なお、このようにした場合にも、線引炉１と熱ＣＶＤ炉
３との距離が小さい場合に、ファイバをＣＶＤ炉に通す
作業のスペースを確保できろようになり、又、異なるａ
速で製造する場合や異なるファイバ径のものをコーティ
ングする場合に容易にＣＶＤ炉を最適位置に移動するこ
とができる。因に、ファイバ径が異なると、上述した式
のａが異な勢、径が２倍でａが棒となる。

また、以上説明した例では熱ＣＶＤ炉３を移動するよう
にしたが、線引炉１を光ファイバ母材１５の送り装置な
どと共に上下方向に移動するようにしても、同様の効果
が得られるのは言うまでもない。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、ファイバにｍ１
ｃａをコーティングするのに、熱ＣＶＤ炉内のファイバ
温度を最適に調整するために線引炉と熱ＣＶＤ炉との距
離を変化させるようにしたので、簡易な装置で容易に制
御でき、作業性も良好となる。また、製造中に線速に変
動が生じて熱ＣＶＤ炉内のファイバ温度に変化が生じろ
場合にも、線引炉と熱ＣＶＤ炉との間の距離を例えば線
速に応じて変化させることにより、常にファイバ温度を
最適に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の無機コート光ファイバの製
造装置を示す説明図、第２図及び第３図はそれぞれ他の
実施例を示す説明図、第４図及び第５図はそれぞれ従来
技術にかかる無機コート光ファイバの製造装置の例を示
す説明図である。 図　　面　　中、 １は線引炉、 ３は熱ＣＶＤ炉、 ７はボールネジ、 ８は支持部材、 １０ばモータ、 １１は外径測定器、 １２はダイス、 １３は硬化炉、 １４はキャプスタン、 第 図 １５は光ファ イバ母材である。 特　　許　　出　　願　　人 住友電気工業株式会社 代　　　　　理　　　　　人

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバ母材を加熱・溶融する線引炉と、線引
   きされたファイバに無機薄膜を熱・化学的気相成長法に
   よりコーティングする熱ＣＶＤ装置と、ファイバ外径を
   測定するファイバ外径測定器とを有する無機コート光フ
   ァイバの製造装置において、上記線引炉又は上記熱ＣＶ
   Ｄ装置が両者間の距離を変化する位置移動手段を具えて
   いることを特徴とする無機コート光ファイバの製造装置
   。
2. （２）熱ＣＶＤ装置は、線引炉とファイバ外径測定器と
   の間に配置されている請求項１記載の無機コート光ファ
   イバの製造装置。
3. （３）無機薄膜がカーボン又は窒化珪素である請求項１
   又は２記載の無機コート光ファイバの製造装置。
4. （４）線引炉により光ファイバ母材を加熱・溶融しつつ
   線引きしたファイバを熱ＣＶＤ炉に導き、熱・化学的気
   相成長法により該ファイバ表面に無機薄膜をコーティン
   グするに際し、上記線引炉と上記熱ＣＶＤ炉との距離を
   変化させることにより、当該熱ＣＶＤ炉内のファイバ表
   面にはじめて膜形成が行われる地点でのファイバ温度が
   １０００〜１４００℃とすることを特徴とする無機コー
   ト光ファイバの製造方法。