JPH04187546A - 光ファイバの製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光ファイバ母材から光ファイバを線引きして
製造する光ファイバの製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来、光ファイバの製造は、第９図のように線引き炉１
の炉心管２内に光ファイバ母材３を挿入し、該炉心管２
の外周に配置したヒータ４で光ファイバ母材３の下部を
加熱し、該光ファイノく母材３の加熱軟化部分から光フ
ァイバ５を線引きし、得られた光ファイバ５を樹脂被覆
器６に通しその表面に樹脂７を被覆した後、樹脂硬化器
８に通し、表面の樹脂を硬化させて巻取ドラム９に巻取
ることにより行っていた。

このような光ファイバ５の製造の生産性を高めるために
は、光ファイバ５の線引き速度を速くする必要がある。

ところか、光ファイバ５の線引き速度を速くすると、光
ファイバ５か樹脂７の被覆に適さない高温状態で樹脂被
覆器６に入り、該光ファイバ５に接する樹脂７の粘度が
低下し過ぎて、樹脂７の被覆を良好に行えないことにな
る。

かかる不都合を解消するため、従来は第１０図に示すよ
うに、線引き炉１と樹脂被覆器６との間に、平行ガス流
型の冷却装置１０を配置して、光ファイバ５に平行に冷
却カス１１を流し、光ファイバ５の冷却を行うことが提
案されている。

生産性向上のためには光ファイバ５の線引き速度を大に
すればするほど、光ファイバ５より奪う熱量を大きくす
る必要かあるが、第１０図に示すように光ファイバ５に
平行に冷却ガス１１を流して冷却をするやり方では、光
ファイバ５の表面近傍のカスが入れ替り難く、熱は伝導
により光ファイバ５の近傍のガスからその外側のガスへ
と移って行くのみであって、冷却効率が悪い問題点があ
った。

そこで、冷却効率を上げるため、第１１図及び第１２図
に示すようなヘリカル型ノズル１２を用いた交差ガス流
型の冷却装置１３を用いて、該ヘリカル型ノズル１２か
ら光ファイバ５に対して交差する方向に冷却ガス１１を
吹き付けて冷却することが提案されている。

このように、様々な方向から光ファイバ５に交差する向
きで冷却ガスを吹き付けると、光ファイバ５に対して一
方向には大きな力が作用せず、光フーイバ５の張力かあ
る程度太きければ光ファイバ５が振動することはない。

従って、線速５００ｍ／ｍｉ’ｎで一定張力で線引きす
る場合に、冷却カスとして空気を１８０℃、７ｍ　１ｎ
　も流すことができ、光ファイバの温度を１００〜１４
０℃に冷却することができる。

しかしながら、この方法をとるにせよ、線引き開始時の
５０ｍ、、’ｍｉｎ程度の線速から目標の線速（例えば
、５００　ｍ／ｍｉｎ　）に達するまでの間に張力を一
定に保つことは困難である。その理由は、光ファイバ母
材３の軟化したネックダウン部３ａの粘度が同じならば
、張力は線引き速度に比例し、張力の発生は粘性流動変
診によるもので、それは変形速度に比例するからである
。従って、張力を一定に保つには、光ファイバ５の外径
を一定にすると共に線引き炉１の温度を操作して制御し
なければならない。

この方法も技術的に可能であるか、制御装置か複雑にな
るのでコストかかかる問題点かある。

従って、現状では、第１１図及び第１２図に示す構造で
、線引き炉１の温度を一定にして線引きを行っている。

このため、線引き開始時から目標の線速に達するまでの
間＼光ファイバ５の張力は線速に比例して大きくなって
いる。

［発明が解決しようとする課題］ このような現状の光ファイバの製造方法では、例えば光
ファイバの目標線速を５００　ｍ／ｍｉｎ、このときの
一定にすべき目標張力を７５ｇとした場合、線引き開始
時の５０ｍ／ｍｉｎ程度の線速の時には、７ｇ程度の非
常に弱い張力となり、このときに従来の交差ガス流型の
冷却方法では、以下のような問題点が生じる。

目標速度の時に必要な量のガス（例えは、５００ｍ、／
ｍｉｎの時、１８０β／ｍ１ｎ）を低速時から流してい
ると、低速時には光ファイバ５の張力か小さいので、光
ファイバ５の振動が大きくなる。

目標線速、張力の時に光ファイバ５の振動をなくすよう
に工夫した前述の冷却方法でもこの現象は避けられず、
低速時に振動振幅が１ｍｍ程度となり、非接触外径測定
器または位置検出器でモニターしようとしても、その測
定範囲外に光ファイバ５か移動してセンシングできなか
ったりする。また、振動により、信号に変動が現れ、正
確に計測できない。更に、これほど振動が大きくなると
、樹脂被覆器６又は線引き炉１の出口に光ファイバ５が
接触し、断線のおそれかある。

光ファイバ５の位置を規制する目的で、特公昭６０−２
２５４号に示されるように、光ファイバを通す管内に光
ファイバを変位させるように冷却ガスを流して光ファイ
バ表面を冷却すると共に該光ファイバの通過位置を制御
する方法も提案されているが、これが可能なのは、線速
か約２０　ｍ　、／ｍｉｎのように遅く、冷却ガスを７
β／　ｍ　ｉ　ｎのように僅かに送るときだけである。

なぜなら、１８０β／　ｍ　ｉ　ｎものガス量を要する
ようになっては、乱流となり、光ファイバ５の位置を規
制する流体力は一定にはならないので、光ファイバ５の
位置が移動し、振動する現象は避けられない。

また、低速時に光ファイバ５を振動させないため冷却を
開始せず、目標速度になってから必要量の冷却ガスを流
して冷却を開始しようとすれば、目標速度に達するまで
に、後述の例では線速２００ｍ、、／ｍｉｎを越える速
さになったときに光ファイバ５の温度が高くなり過ぎ、
樹脂７の被覆かできなくなり、光ファイバ５が断線する
。

本発明の目的は、線引き開始時から目標線速に達するま
でに、光ファイバの振動か大きくならないように、且つ
樹脂の被覆が可能であるように冷却ガスの流量を制御す
ることができる光ファイバの製造方法を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するための本発明の詳細な説明すると
、本発明は光ファイバ母材の先端の加熱軟化部分から光
ファイバを線引きし、得られた光ファイバが冷却ゾーン
を通過する際に冷却ガスを吹き付けて冷却した後、該光
ファイバを樹脂被覆器に通してその外周に樹脂を被覆す
る光ファイバの製造方法において、前記冷却ゾーンでの
光ファイバの振動振幅の最大値か０．２ｍｍ以下、且つ
前記樹脂被覆器に入る前の前記光ファイバの温度か１−
００℃以下となるように前記冷却ガスの流量を制御しつ
つ前記光ファイバの冷却を行うことを特徴とする。

［作用］ このように冷却カスの流量を制御すると、線引き開始時
から目標線速に達するまでに、光ファイバの振動が大き
くならず、且つ樹脂の被覆か可能となる。

「実施例コ 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

本発明者等は、光ファイバの代表的な被覆樹脂であるウ
レタンアクリレート系の紫外線硬化型樹脂を用いて種々
の実験をしたところ、光ファイバの振動振幅は０．２ｍ
ｍ程度か妥当であることか判明した。また、このとき樹
脂被覆器に入る前の光ファイバの温度は１００℃以下か
妥当であることか判明した。

従って、ある張力に対して交差カス置型の冷却装置から
流し得る冷却カスの適正流量は、第２図のハツチング部
分で示された範囲である。この第２図において、ａは冷
却カス流量−ファイバ振動振幅特性図、ｂは冷却ガス流
量−ファイバ温度特性図である。この第２図は、線速を
５００ｍ／ｍｉｎにしたときの実験結果を示したもので
ある。

この適正流量範囲は、線速と共に、即ち光ファイバの張
力と共に変化する。

第３図は、線速を３００ｍ／ｍｉｎにしたときの実験結
果を示したものである。この場合に、交差ガス流型の冷
却装置から流し得る冷却ガスの適性流量は、該第３図に
ハツチング部分で示された範囲である。

これらが明らかなように、光ファイバに樹脂を被覆する
に際しては、樹脂の被覆か可能であるための冷却カスの
流量の下限と、光ファイバの振動を制限するための冷却
ガスの流量の上限か存在する。この適正流量範囲は、線
速と共に第２図及び第３図に示すように違いかある。従
って、張力を一定値にしない限り、線引き速度と共に変
っていく。

そこで、本実施例では、冷却ガスの量を光ファイバの振
動が大きくならない程度に、且つ樹脂の被覆ができる程
度に第１図に示すように線速に応じて制御して目標線速
に達するように線引きする。

第４図は、本実施例の方法を採用して光ファイバの製造
を行う光ファイバ製造装置の第１実施例を示したもので
ある。本実施例では、交差カス置型の冷却装置１３とし
て、第５図に示すように、中心に光ファイバ貫通孔１４
か設けられている冷却筒１−５を有し、該冷却筒１５の
外周の一部にはガス入口１６が設けられ、該冷却筒１５
内にはカス入口１６に入った冷却カスを調圧するバッフ
ァ一部１７が光ファイバ貫通孔１４に対し同心状に設け
られ、該冷却筒１５の内周には該バッファー部１７から
供給される冷却カスを光ファイバ５に交叉する向きて吹
き出す冷却カス吹き出し口１８か設けられた構造の冷却
ユニット１９を、光ファイバ５の移動方向に多段に配置
し、これら冷却ユニット１９には流量コントローラ２０
を経て冷却ガスか供給される構造のものを用いている。

また、樹脂硬化器８と巻取ドラム９との間には引取りキ
ャプスタン２１を配置し、該引取りキャプスタン２１は
モータ２２で駆動するようにしている。流量コントロー
ラ２０及びモータ２２は、ＣＰＵからなる制御器２３で
予めプログラムした通りに制御するようにしている。な
お、２４は光ファイバの外径測定器である。

冷却ガス量の設定方法は、次の通りである。必要な冷却
ガス量、光ファイバの線速、光ファイバの線振動の大き
さの関係は、光ファイバ製造装置の特性によるので、予
め光ファイバの線速と冷却ガス量と光ファイバの線振動
の大きさを計測しておき、線速に対し線振動か大きくな
らない臨界流量を求める。また、樹脂の被覆が可能な限
界ガス量と線速の関係を計測し、第２図及び第３図のよ
うなデータを得る。これにより、線速に対して許容がカ
ス量の範囲が第１図に示すように求まる。

例えは、線速２００ｍ／ｍｉｎでは８０！Ｑ／ｍｉｎ以
下、線速５００ｍ／ｍｉｎでは１２０〜２６０Ｉ！、、
／ｍｉｎが良い。

線引き時には、線速の上昇に伴い、線速（設定値若しく
は測定値）に対し予め第１図のハツチングの範囲になる
ように冷却ガスの流量設定パターンをプログラムしてお
く。それに基づき、線引き開始後、第６図（イ）のＡの
ように冷却ガスの流量を線速の上昇に対し増加させるよ
うにする。

この場合、冷却ガスの流量の許容範囲は第１図に示すよ
うに広い。また、目標線速に達するまで光ファイバ５の
外径制御を行う時には、線速か変動するので、流量コン
トロールか複雑になる。線速か低速、中速、高速の時に
対し、第６図（イ）のＢに示すように、３段階に切替え
る程度の流量調節プログラムとしてもよい。なお、第６
図（ロ）は第６図（イ）のＡ、Ｂのような制御を行うと
きの時間−線速の特性図である。

第７図は、本実施例の方法を採用して手動で流量制御を
行いつつ光ファイバの製造を行う光ファイバ製造装置の
第２実施例を示したものである。

本実施例では、交差カス原型の冷却装置１３の各冷却ユ
ニット１９に対して流量計２６を経て流量調節弁２７で
制御して冷却ガスを送るようにしている。また、モータ
２２の回転速度から線速表示器２８に光ファイバ５の線
速を表示させるようにしている。

この場合には、線速表示器２８の線速表示を監視しなが
ら流量調節弁２７を手動で操作して冷却ガスの流量を制
御する。

第８図は、本実施例の方法を採用して光ファイバの製造
を行う光ファイバ製造装置の第３実施例を示したもので
ある。本実施例では、レーザ式の外径測定器２４を線位
置測定器として兼用し、その測定出力を線位置表示器２
９で表示することにより、光ファイバ５の線振動振幅を
モニタし、オンラインで流量調節弁２７にフィードバッ
クさせ、流量調整する例を示したものである。この場合
には、光ファイバ５の振動振幅レベルが大きいときに流
量を減少させる。レーザ式の外径測定器２４は、線位置
測定機能を有するため、容易に光ファイバ５の線振動振
幅を測定できる。

なお、本発明で、線引き終了時に線速を徐々に落しなが
ら終了する場合には、前述した制御とは逆に、冷却ガス
量を徐々に少なくしていく。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る光ファイバの製造方
法では、冷却ゾーンでの光ファイバの振動振幅の最大値
が０．　２ｍｍ以下、且つ樹脂被覆器に入る前の光ファ
イバの温度が１００℃以下となるように冷却ガスの流量
を制御しつつ光ファイバの冷却を行うので、線引き開始
時から目標線速に達するまでに、光ファイバの振動が大
きくならず、且つ樹脂の被覆が可能となり、断線等のト
ラブルを招かず、良好に光ファイバへの樹脂被覆を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光ファイバの製造方法における光
ファイバの振動振幅が大きくならず且つ該光ファイバへ
の樹脂被覆が可能な線速に対する冷却ガスの許容範囲の
一例を示す特性図、第２図及び第３図は本発明における
線速を変えたときの冷却ガス流量に対するファイバ振動
振幅及びファイバ温度の関係の一例を示す特性図、第４
図は本発明の方法を実施する装置の第１実施例の概略縦
断面図、第５図は第４図で用いている冷却ユニットの縦
断面図、第６図（イ）は本発明の方法における冷却ガス
の制御特性図、第６図（ロ）は第６図（イ）の制御にお
ける時間−線速の特性図、第７図及び第８図は本発明の
方法を実施する装置の第２．第３実施例の概略縦断面図
、第９図及び第１０図は従来の光ファイバの製造装置の
２種の例を示す概略縦断面図、第１１図は従来の光ファ
イバの製造装置の更に他の例を示す概略縦断面図、第１
２図は第１１図で用いている交差ガス流型冷却装置の斜
視図である。 １・・・線引き炉、２・・・炉心管、３・・・光ファイ
バ母材、４・・・ヒータ、５・・・光ファイバ、６・・
・樹脂被覆器、７・・・樹脂、８・・・樹脂効硬化器、
９・・・巻取ドラム、１０・・・平行カス原型の冷却装
置、１１・・・冷却カス、１３・・・交差ガス流型の冷
却装置、１４・・・光ファイバ貫通孔、１５・・・冷却
筒、１６・・・カス入口、１７・・・バッファ一部、１
８・・・冷却ガス吹出し口、１９・・・冷却ユニット、
２０・・・流量コントローラ、２１・・・引取りキャプ
スタン、２２・・・モータ、２３・・・制御器、２４・
・・外径測定器、２６・・・流量計、２７・・・流量調
節弁、２８・・・線速表示器。 第１図 ＩＩ≧勢（■／ｗｉｎ１ 冷却ガス流部（／／■ｉｎｌ 第６図 第７図　　第８図 第９図　第１０図 第１１［ ｆｆ” ■ 第１２５ １１： 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光ファイバ母材の先端の加熱軟化部分から光ファイバを
   線引きし、得られた光ファイバが冷却ゾーンを通過する
   際に冷却ガスを吹き付けて冷却した後、該光ファイバを
   樹脂被覆器に通してその外周に樹脂を被覆する光ファイ
   バの製造方法において、前記冷却ゾーンでの光ファイバ
   の振動振幅の最大値が０．２ｍｍ以下、且つ前記樹脂被
   覆器に入る前の前記光ファイバの温度が１００℃以下と
   なるように前記冷却ガスの流量を制御しつつ前記光ファ
   イバの冷却を行うことを特徴とする光ファイバの製造方
   法。