JPH06227838A - 光ファイバの製造方法 - Google Patents

光ファイバの製造方法

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JPH06227838A
JPH06227838A JP3931493A JP3931493A JPH06227838A JP H06227838 A JPH06227838 A JP H06227838A JP 3931493 A JP3931493 A JP 3931493A JP 3931493 A JP3931493 A JP 3931493A JP H06227838 A JPH06227838 A JP H06227838A
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fiber preform
preform
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Kazuo Yoshizawa
一雄 吉沢
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Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ファイバ母材を加熱延伸する際の制御性を
高めて高品質の光ファイバを連続製造することのできる
方法を提供する。 【構成】 光ファイバ母材F11を加熱延伸手段(送り装
置11、加熱炉21、引き取り装置51)で線引きして
光ファイバF21を製造するときに、画像処理装置71の
カメラ72により光ファイバ母材F11の未加工母材画像
12、加工母材画像F13とらえ、これらの画像から求め
た引き取り端部外径に基づいて、光ファイバ母材F11
送り速度を制御する。 【効果】 両画像F12、F13から求めた引き取り端部外
径に基づいて、光ファイバ母材F11の送り速度を制御す
るから、母材外径のバラツキに起因した光ファイバF21
の外径変動を抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は加熱延伸手段により光フ
ァイバ母材を線引きして光ファイバを製造するための方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のとおり、石英系のごときガラス製
の光ファイバは、その光ファイバ母材を加熱延伸(線引
き)することにより製造される。具体的には、加熱炉内
に送られた光ファイバ母材の軟化した端部を高速で引き
取ることにより、長尺の光ファイバがつくられる。
【0003】かかる光ファイバ製造において、光ファイ
バ母材の送り速度をV1 、光ファイバ母材の外径をD、
光ファイバの外径をd、光ファイバ母材端部の引き取り
速度をv2 としたとき、送り速度v1 は、下記(1)式
により定まる。 v1 =(d/D)2 ×v2 ‥‥‥‥(1) 通常、光ファイバ母材の外径Dとして、これの長さ方向
にわたる平均値が採用されるので、一本の光ファイバ母
材から外径の一定した光ファイバを連続してつくるとき
には、光ファイバ母材の送り速度v1 が一定に保持さ
れ、光ファイバ母材端部の引き取り速度v2 が制御され
る。すなわち、外径のほぼ一定した光ファイバを連続製
造するとき、上記一方の速度v1 は、光ファイバ母材の
線引き前(製造前)に固定値として設定され、上記他方
の速度v2 は、その線引き中(製造中)に制御される調
整値となる。
【0004】上述した製造方法において、一定外径の光
ファイバをつくるとき、光ファイバ母材の長さ方向にわ
たる外径にバラツキのないことが最も重要であり、これ
以外にも、光ファイバ外径とその母材外径との比で定ま
る加工率の小さいことが大きなウエイトを占める。これ
らに対する技術的配慮から、線引き前の光ファイバ母材
を加熱延伸手段により減径することが行なわれている。
たとえば、125±1μmφの光ファイバをつくる際の
母材外径が65mmφであれば、これを40mmφ程度
の外径に引き落としてから光ファイバに線引きしてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】最近の傾向として、工
程削減による省力化をはかるために、光ファイバ母材を
減径することなく線引きすることが提案されている。し
かし、この提案を実施するとき、光ファイバ母材の外径
にバラツキ(凹凸)があるために線引き時における光フ
ァイバの外径変動率が大きくなり、しかも、光ファイバ
母材から光ファイバに加工する際の加工率(減径率)が
大きいために線引き状態が安定せず、このような外径変
動が顕著にあらわれる。ちなみに、減径工程を経る前記
母材の場合は、母材表面が減径時の加熱により焼きなま
されて平滑化するために光ファイバの外径変動率が小さ
くなり、前記加工率が小さいために線引き状態も安定す
る。もちろん、光ファイバが許容値を越えて外径変動し
たときは、光ファイバの外径精度、伝送特性、機械的特
性、その他の特性が低下し、ひいては、光ファイバの不
良率が高まる。
【0006】上述した光ファイバの外径変動を抑制する
手段として、光ファイバ母材の引き取り端部外径を測定
し、これに応じて光ファイバ母材の送り速度v1 を制御
することが考えられるが、加熱炉内にあって高温化して
いる当該引き取り端部の外径を測定するのは、実際上、
困難である。なお、光ファイバの製造とともに短くなる
光ファイバ母材の現在長さLn は、光ファイバ母材の長
さをL、光ファイバ母材の単位時間あたりの消耗量(長
さ)をΔL/t、線引き経過時間をTとした場合、下記
(2)式より求められる。 Ln =L−〔(ΔL/t)×T〕‥‥‥‥(2) さらに、光ファイバ母材の長さ方向にわたる各部の外径
も、これを実測することにより既知データとして利用で
きる。したがって、上記(2)式より光ファイバ母材の
現在長さLn を求めて、これの引き取り部位(引き取り
端部)を特定し、その引き取り端部外径を上記実測値か
ら導き出すことができるかのごとくである。しかし、光
ファイバ母材の単位時間あたりの消耗量ΔL/tは、光
ファイバ母材の外径のバラツキにより変動するので、こ
れを正確に求めることができず、上記(2)式を有効に
利用することができない。これ以外に、光ファイバの線
引き直後の外径を測定し、その測定値に基づいて光ファ
イバ母材端部の引き取り速度v2 をフィードバック制御
することが行なわれているが、かかるフィードバック制
御の場合は、すでに引き取られた光ファイバの外径測定
値に基づいて、これから引き取ろうとする引き取り端部
の引き取り速度v2 を制御しようとするものであるか
ら、制御上の応答性が悪く、光ファイバ外径が設定値ど
おりに仕上がらない。
【0007】[発明の目的]本発明はこのような技術的
課題に鑑み、光ファイバ母材を加熱延伸(線引き)する
際の制御性を高めて高品質の光ファイバを連続製造する
ことのできる方法を提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は所期の目的を達
成するために、光ファイバ母材をその一端部から加熱炉
内に送りつつ、加熱炉内で加熱軟化された光ファイバ母
材の一端部を引き取ることにより光ファイバを製造する
方法において、加熱炉内に送り込む前の光ファイバ母材
をあらかじめ未加工母材画像としてとらえておき、前記
のごとく光ファイバを製造しているときに、光ファイバ
製造時間の経過とともに短くなる光ファイバ母材の加工
母材画像と、前記未加工母材画像とを比較演算して、光
ファイバ母材の引き取り端部外径を前記未加工母材画像
から読み取り、その引き取り端部外径の読み取り値に基
づいて、加熱炉内への光ファイバ母材の送り速度を制御
することを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明に係る光ファイバの製造方法において、
光ファイバ母材をその一端部から加熱炉内に送りつつ、
加熱炉内で加熱軟化された光ファイバ母材の一端部を引
き取ると、光ファイバ母材は光ファイバ製造時間の経過
とともに短くなる。
【0010】本発明方法において、加熱炉内に送り込む
前の光ファイバ母材は、これをカメラにより未加工母材
画像としてとらえ、かつ、既知のデータとして画像処理
装置に記憶させておき、光ファイバに加工されながら時
間の経過とともに短くなる光ファイバ母材は、これを加
工母材画像としてカメラにより定常的にとらえて画像処
理装置に入力する。したがって、線引き前(製造前)の
光ファイバ母材の長さ、および、その長さ方向にわたる
各部の外径については、未加工母材画像から知ることが
でき、線引き中(製造中)の光ファイバ母材の長さにつ
いては、加工母材画像よりリアルタイムで知ることがで
きる。
【0011】本発明方法は、このようにして光ファイバ
を製造しているときに、光ファイバ製造時間の経過とと
もに短くなる光ファイバ母材の加工母材画像と光ファイ
バ母材の未加工母材画像とを画像処理装置により比較演
算して、光ファイバ母材の現在の引き取り部位(引き取
り端部)を求め、その引き取り部位に対応する光ファイ
バ母材の外径を前記未加工母材画像から読み出す。すな
わち、加熱炉内にあって測定が困難な光ファイバ母材の
引き取り端部外径を、これら未加工母材画像、加工母材
画像から求める。かくて、光ファイバ母材の引き取り端
部外径が判明するとき、その引き取り端部外径に基づい
て加熱炉内への光ファイバ母材の送り速度を適切に制御
することにより、外径の一定した光ファイバが連続して
得られる。
【0012】
【実施例】本発明に係る光ファイバの製造方法につい
て、図示の一実施例を参照して説明する。図1におい
て、11は光ファイバ母材F11の送り装置、21は光フ
ァイバ母材F11を加熱軟化させるための加熱炉、31は
光ファイバF21の外径測定器、41は光ファイバF21
被覆装置、51は光ファイバ母材F11の引き取り装置、
61は被覆光ファイバF31の巻き取り装置をそれぞれ示
す。
【0013】送り装置11は、ゲートパルス発生回路1
2および比較器13を有するモータ14と、ネジ軸15
を含む伝動系16と、光ファイバ母材F11用のクランプ
型保持具17とを備えている。上記において、保持具1
7は、正逆回転可能な伝動系16のネジ軸15に組みつ
けられて上下動自在に支持されており、かつ、モータ1
4の回転が伝動系16のネジ軸15へ伝えられるように
なっている。
【0014】加熱炉21は、清浄な雰囲気に保持するた
めの耐熱材製の炉殻22と、その炉殻22内に配置され
たリング状の電気ヒータ23とを備え、電気ヒータ23
には温度制御器24が組みつけられている。
【0015】外径測定器31は、光ファイバF21に対し
て、これの外径を非接触検知するための光学センサを主
体にして構成されている。外径測定器31は、加熱炉2
1の直下において、これとタンデムに配置されている。
【0016】被覆装置41は、加圧ガスの導入管42お
よび被覆材料の供給管43を有する被覆材料容器44
と、ダイス型のコーティング器45とを備え、図示しな
いガスボンベが導入管42の基端に接続されているとと
もに、供給管43の先端がコーティング器45に接続さ
れている。被覆装置41のコーティング器45は、外径
測定器31の直下において、これとタンデムに配置され
ている。
【0017】引き取り装置51は、ゲートパルス発生回
路52と比較器53とを有するモータ54、伝動系5
5、引き取りローラ56などを備え、モータ54の回転
が伝動系55を介して引き取りローラ56へ伝えられる
ようになっている。さらに、引き取り装置51の引き取
りローラ56は、これの接線とコーティング器45の軸
線とが互いに一致するように、コーティング器45の直
下に配置されている。
【0018】巻き取り装置61は、ボビン62を保持し
てこれを回転させるための回転機械63と、回転機械6
3に動力を付与するためのモータ64とからなる。
【0019】上記において、光ファイバF21を被覆する
ための被覆材料は、一例として、常温硬化性樹脂からな
り、他の一例として、紫外線硬化性樹脂または熱硬化性
樹脂からなり、このような被覆材料が、未硬化の液状状
態において被覆装置41の被覆材料容器44内に収容さ
れている。光ファイバF21の被覆材料が常温硬化性樹脂
からなるとき、図1に例示したように、被覆材料の硬化
手段は不要であるが、被覆材料が紫外線硬化性樹脂から
なるときは、コーティング器45と引き取りローラ56
との間に樹脂硬化用の紫外線照射器が配置され、被覆材
料が熱硬化性樹脂からなるときは、コーティング器45
と引き取りローラ56との間に樹脂硬化用の加熱器が配
置される。その他、引き取り装置51と巻き取り装置6
1との間に、被覆光ファイバF31を一時的に貯留するた
めのアキュームレータが介在されることもある。
【0020】図1において、71は工業テレビジョン
(ITV)カメラ72を含む画像処理装置を示し、73
は中央演算処理装置(CPU)を備えた制御盤(プロセ
スコントローラ)を示す。
【0021】画像処理装置71に接続されているカメラ
72は、線引き前および線引き中の光ファイバ母材F11
をそのレンズ系の視野内に入れるために、加熱炉21の
上位に配置されている。
【0022】制御盤73は、比較器13、温度制御器2
4、外径測定器31、比較器53、画像処理装置71な
ど、これらへ所定の信号を送るために、および/また
は、これらから所定の信号を受けるために、これらと電
気的に接続されている。
【0023】上述した機械系、化学系(加熱処理を含
む)、電気系、光学系などの各装置とこれらの部品およ
び付属品などは、この種の技術分野において公知ないし
周知であり、市販の既製品も利用することができる。上
述した光ファイバ母材F11はガラス製であり、これの代
表例として、石英系のものをあげることができる。
【0024】図1において、光ファイバを製造するとき
以下のようになる。はじめに、光ファイバ母材F11は、
これの上端部(把持部)が送り装置11の保持具17に
より保持されて吊り下げられる。このときの光ファイバ
母材F11をカメラ72により未加工母材画像F12として
とらえ、これを画像処理装置71に入力すると、画像処
理装置71は、入力された未加工母材画像F12に基づい
て、光ファイバ母材F11の長さ、光ファイバ母材F11
長さ方向にわたる各部の外径、光ファイバ母材F11の基
準位置などを記憶する。図2は、画像処理装置71に入
力された未加工母材画像F12の一例をあらわしている。
【0025】つぎに、送り装置11のモータ14を駆動
させると、モータ14の回転が伝動系16から保持具1
7に伝わり、保持具17がネジ軸15の送りを受けて下
降するので、光ファイバ母材F11は、加熱炉21内に進
入かつ下降しながら、その一端部(下端部)が電気ヒー
タ23により加熱軟化される。通常、光ファイバ母材F
11の軟化した端部すなわち引き取り端部は、本格的な線
引きに入る前の試し運転において引き取られ、当該線引
きにより形成されたテストファイバが、外径測定器31
内、被覆装置41のコーティング器45内に順次引き通
され、かつ、引き取り装置51の引き取りローラ56を
経由して巻き取り装置61のボビン62に巻きつけられ
る。したがって、以降の引き取り作業において、引き取
りローラ56を前記光ファイバ母材F11の送り速度より
も高速で回転させたとき、光ファイバ母材F11の引き取
り端部が引き取りローラ56を引き取られて極細の光フ
ァイバF21が連続製造されることとなる。
【0026】本格的な線引きにおいて、光ファイバ母材
11の引き取り端部を引き取るべく引き取り装置51の
モータ54を駆動させると、モータ54の回転が伝動系
55を介して引き取りローラ56に伝わり、引き取りロ
ーラ56が回転する。引き取りローラ56の回転にとも
ない、光ファイバ母材F11の引き取り端部が既述のごと
く引き取られて光ファイバF21がつくられたとき、光フ
ァイバF21は外径測定器31により外径測定され、その
後、コーティング器45内を通過するときに樹脂被覆
(一次被覆)されて被覆光ファイバF31となる。なお、
被覆装置41の場合は、導入管42からの加圧ガスを介
して被覆材料容器44内に内圧をかけると、該容器43
内の被覆材料が供給管43からコーティング器45内に
供給されるようになる。以下、被覆光ファイバF31が引
き取りローラ56を経由して巻き取り装置61側へ走行
したとき、巻き取り装置61がモータ64のオンにより
回転機械63を回転させ、かつ、ボビン62を回転させ
ているので、被覆光ファイバF31はボビン62により巻
き取られる。
【0027】上記のごとく光ファイバF21を製造してい
るときの光ファイバ母材F11は、自明のとおり、時間の
経過とともに短くなる。こうして短小化していく光ファ
イバ母材F11は、これをカメラ72により加工母材画像
13として定常的にとらえ、画像処理装置71に入力す
る。図3は、画像処理装置71に入力された加工母材画
像F13の一例をあらわしている。
【0028】画像処理装置71は、線引き前の光ファイ
バ母材F11を未加工母材画像F12として記憶しており、
線引き時間の経過とともに短くなる光ファイバ母材F11
が加工母材画像F13として入力されたときにこれらを比
較演算(画像処理)し、現在の引き取り端部外径を以下
のようにして導く。図2において、Pは未加工母材画像
12の基準点を示し、Lは基準点Pからの未加工母材画
像F12の基準長さを示している。光ファイバ母材F11
既述の送りをかけて時間T1 が経過したとき、光ファイ
バ母材F11の下端部は、図3の基準点Pを参照して明ら
かなように、距離ΔL1だけ移動し、加熱炉21内の電
気ヒータ23に達する。この時点に達するまでの間、光
ファイバ母材F11の下端部が加熱軟化されて線引き可能
な状態となる。上記に引き続き、光ファイバ母材F11
送りをかけてこれの線引きを開始し、時間T2 が経過し
たとき、光ファイバ母材F11の下端部は、図3の基準点
Pを参照して明らかなように、距離ΔL2 だけ移動す
る。すなわち、このΔL2 は、光ファイバ母材F11の消
耗長さである。したがって、画像処理装置71におい
て、前記基準点Pを基準に未加工母材画像F12と加工母
材画像F13とを重ね合わせたとき、すなわち、L−ΔL
2 を演算したとき、光ファイバ母材F11の現在長さLn
が求まり、ひいては、光ファイバ母材F11の引き取り部
位(引き取り端部)がわかる。さらに、画像処理装置7
1は、光ファイバ母材F11の長さ方向にわたる各部の外
径も記憶しているから、L−ΔL2 またはΔL2 に基づ
いて現在の引き取り端部外径を読み出す。このようにし
て読み出される引き取り端部の外径は、光ファイバ母材
11が経時変化とともに短小化していくので、光ファイ
バ母材F11の長さ方向に対応して変化する。
【0029】画像処理装置71は、上記のごとく読み出
した光ファイバ母材F11の引き取り端部外径(出力信
号)を制御盤73へ入力する。これを受けた制御盤73
は、引き取り部位の母材外径が変化したか否かを演算
し、その演算結果に応じた制御信号を出力する。制御盤
73の演算結果には、「(1) 母材外径に変化なし」
「(2) 母材外径が大きくなった」「(3) 母材外径が小さ
くなった」の三通りがあり、演算結果(1) が出たとき、
制御盤73は光ファイバ母材F11の送り速度を現状維持
させるための信号(基準設定信号)を出し、演算結果
(2) が出たとき、制御盤73は光ファイバ母材F11の送
り速度を減速させるための信号(減速指示信号)を出
し、演算結果(3) が出たとき、制御盤73は光ファイバ
母材F11の送り速度を増速させるための信号(増速指示
信号)を出す。かかる制御信号は、光ファイバ母材F11
の送り速度を適切に保持するために、すなわち、送り装
置11のモータ14を制御するために、制御盤73から
送り装置11の比較器13へ入力される。比較器13に
は、ゲートパルス発生回路12を介してモータ14の現
在回転数が常に入力されている。したがって、比較器1
3は、制御盤73からの前記制御信号とモータ14の現
在回転数とを比較し、これらに差異が生じているときの
み、モータ14の回転数を補正して、光ファイバ母材F
11の送り速度をこれの引き取り端部外径に応じたものに
調整する。かくて、光ファイバ母材F11の送り速度が、
これの引き取り端部外径に応じたものに調整されると
き、光ファイバ母材F11の外径にバラツキがあっても、
これに起因した光ファイバF21の外径変動が生ぜず、外
径の一定した光ファイバF21が安定して得られる。
【0030】制御盤73は、光ファイバ母材F11の送り
速度のほかに、加熱炉21の温度、引き取り装置51の
引き取り速度なども制御する。加熱炉21の温度を制御
するとき、炉殻22内の測定温度と制御盤73からの温
度制御信号とが温度制御器24において比較され、これ
らに差異が生じているときのみ、温度制御器24が電気
ヒータ23の温度を調整する。引き取り装置51の引き
取り速度を制御するとき、外径測定器31により測定し
た光ファイバF21の外径測定値が制御盤73に入力さ
れ、制御盤73がその外径測定値に基づく所定の制御信
号(モータ54の制御信号)を引き取り装置51の比較
器53へ入力する。比較器53には、ゲートパルス発生
回路52を介してモータ54の現在回転数が常に入力さ
れている。したがって、比較器53は、制御盤73から
の前記制御信号とモータ54の現在回転数とを比較し、
これらに差異が生じているときのみ、モータ54の回転
数を補正して、光ファイバ母材F11の引き取り速度を光
ファイバ21の外径設定値に応じたものに調整する。
【0031】本発明方法に関する実験例において、減径
していない外径65mmφ光ファイバ母材を用い、図1
に例示した手段で光ファイバを製造したところ、母材の
引き取り速度が300/min付近において安定し、外
径125±1μmφの光ファイバが連続的して得られ
た。
【0032】これと比較すべき従来法として、図1に例
示した手段において、上記と同じ光ファイバ母材を用
い、かつ、母材の送り速度を一定にして光ファイバを製
造したところ、125±1μmφを得るのに、母材の引
き取り速度が185〜520/minの範囲内で変動し
た。
【0033】
【発明の効果】本発明方法によるときは、光ファイバ母
材を加熱延伸手段で線引きして光ファイバを製造すると
き、光ファイバ母材の未加工母材画像、加工母材画像か
ら求めた引き取り端部外径に基づいて、光ファイバ母材
の送り速度を制御するから、光ファイバ母材の外径のバ
ラツキに起因した光ファイバの外径変動を抑制すること
ができ、ひいては、外径精度、伝送特性、機械的特性な
どの優れた光ファイバを安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法の一実施例に係る略示図である。
【図2】本発明方法において線引き前の光ファイバ母材
を未加工母材画像としてとらえたときの略示図である。
【図3】本発明方法において線引き中の光ファイバ母材
を加工母材画像としてとらえたときの略示図である。
【符号の説明】
11 送り装置 21 加熱炉 51 引き取り装置 71 画像処理装置 72 カメラ 73 制御盤 F11 光ファイバ母材 F12 未加工母材画像 F13 加工母材画像 F21 光ファイバ F31 光ファイバ母材

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光ファイバ母材をその一端部から加熱炉
    内に送りつつ、加熱炉内で加熱軟化された光ファイバ母
    材の一端部を引き取ることにより光ファイバを製造する
    方法において、加熱炉内に送り込む前の光ファイバ母材
    をあらかじめ未加工母材画像としてとらえておき、前記
    のごとく光ファイバを製造しているときに、光ファイバ
    製造時間の経過とともに短くなる光ファイバ母材の加工
    母材画像と、前記未加工母材画像とを比較演算して、光
    ファイバ母材の引き取り端部外径を前記未加工母材画像
    から読み取り、その引き取り端部外径の読み取り値に基
    づいて、加熱炉内への光ファイバ母材の送り速度を制御
    することを特徴とする光ファイバの製造方法。
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