JPH09227171A - 光ファイバの線引き方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高品質の光ファイバを高速で製造する。 【解決手段】 本発明は、光ファイバ用プリフォ−ム
（１１）を線引き炉（１０）で加熱、溶融して裸光ファ
イバ（３０ａ）を紡糸した後、裸光ファイバに紫外線硬
化樹脂又は熱硬化樹脂を被覆して（８）、キャプスタン
ホイ−ル（２）及びキャプスタンベルト（１）によって
光ファイバ素線（３０）を把持し、これらを一定の速度
で回転させて光ファイバを線引きする方法において、前
記キャプスタンホイ−ル（２）及びキャプスタンベルト
（１）によって前期光ファイバ（３０）を把持する圧
力、前記キャプスタンベルト（１）の抗張力、表面粗
さ、段差を最適化することにより、被覆に変形のない高
品質の光ファイバを高速で製造可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ素線の
線引き方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバの従来より行なわれている線
引方法としては、図１に示すように、まず光ファイバ用
プリフォ−ム１１を線引き炉１０で約２０００度に加熱
し、溶融して裸光ファイバ３０ａを紡糸し、これを自然
冷却又は図示しない冷却装置で約１００℃以下まで冷却
する。冷却した裸光ファイバを樹脂被覆用ダイス８によ
り紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂を被覆し、硬化炉７で
紫外線照射又は加熱して硬化させる。

【０００３】紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂の被覆が施
された光ファイバ素線３０は、ガイドロ−ラ１２を経由
して引取り装置３に導かれる。この装置には、紡糸され
た光ファイバ素線３０を把持するためにポリアミド樹
脂、ゴムなどの樹脂からなるからなるキャプスタンベル
ト１が設けられ、キャプスタンホイ−ル２とキャプスタ
ンベルト１で光ファイバを滑らないように挟んで把持
し、キャプスタンホイ−ル２の回転数等をコントロ−ル
することにより、光ファイバ素線３０ａの紡糸速度を制
御している。引取り装置３で引き取られた光ファイバ素
線３０は、図示しないガイドロ−ラ等を経由して巻取装
置５により巻取りボビン６に巻取られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】光ファイバはガラスを
保護するために樹脂を被覆して用いるのが通常である
が、塗布された直後の樹脂被覆は硬化炉７による紫外線
照射又は加熱、及び樹脂の硬化反応にともなう反応熱の
発生により温度が上昇して変形しやすい状態にあり、ま
た硬化反応及び熱収縮が完全に完了するまでには一定の
時間が必要である。

【０００５】このような状態で光ファイバに外部から局
部的な応力が加わると、光ファイバの樹脂被覆層が扁平
に変形したり、被覆層の表面に凹凸が出来る場合があ
る。このような被覆層の表面に不均一な形状が形成され
ると、光の伝送損失を増加させるなどのデメリットを生
ずるので、その部分を除去する必要が生じ、作業工程が
増加してコストの増加をもたらすといった問題が出てく
る。

【０００６】光ファイバの線引き速度が低い場合は、通
常光ファイバがガイドロ−ラ等に接触する前に、硬化反
応が完了し自然冷却するのに充分な時間が経過するた
め、多少の応力を受けても変形は生じにくい。

【０００７】しかしながら、近年線引き速度を高速化さ
せ生産性を高める取組が行なわれており、線引き速度を
およそ６００ｍ／ｍｉｎ以上とすると、紡糸から巻取り
までの時間が短くなるので、前記のような問題が顕在化
してくる。 即ち高速での線引は、光ファイバが十分冷
却する前に、ガイドロ−ラ１２以降のラインである引取
り部に到達し、特に引取り装置３のキャプスタン部で受
ける圧着力で被覆層の樹脂が変形するという問題が顕著
になる。

【０００８】このような問題に対する対策として、樹脂
を塗布した直後に光ファイバを強制冷却する方法（例え
ば、特開昭６１−２５６９３６号公報）や、ガイドロ−
ラ−の表面粗さを小さくする方法（例えば、特開平７−
１０９１５０号公報）等が提案され、ある程度の有効性
は認められるが、効果が小さい。

【０００９】光ファイバが最も大きな外力を受け変形が
最も問題となるキャプスタン部において、キャプスタン
ホイ−ルとキャプスタンベルトにより圧力を受ける前に
冷媒液を吹き付けて強制冷却して固化することにより、
被覆へのダメージを防ぐ方法が提案されている（例え
ば、特開昭５９−１４６９４８号公報）。しかしこの方
法では、変形を防止する点では効果があるが、冷媒液が
キャプスタン等に付着して光ファイバを滑り易くするの
で、高速で線引きするときには、光ファイバを十分把持
出来ず滑ってしまい、製造が困難になるという問題を生
ずる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願発明は、このような
問題に対し、実際の製造設備を用いて試行錯誤をかさ
ね、光ファイバの製造装置における引取装置３の、キャ
プスタンベルト１の押え圧力、キャプスタンベルト１の
材質及び表面の平滑性を最適にすることによって、光フ
ァイバの高速での製造を可能としたものである。

【００１１】即ち、光ファイバ用プリフォ−ムを線引き
炉で加熱し、溶融して裸光ファイバを紡糸した後、前記
裸光ファイバに紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂を被覆し
て、キャプスタンホイ−ル及びキャプスタンベルトによ
って前記光ファイバを把持し、これらを一定の速度で回
転させて光ファイバを線引きする方法において、

【００１２】前記キャプスタンホイ−ル及びキャプス
タンベルトによって光ファイバを把持する圧力が３Ｋｇ
／ｃｍ2乃至３０Ｋｇ／ｃｍ2の範囲とすることによっ
て、光ファイバを確実に把持し、かつ被覆層に変形を与
えないようにする。

【００１３】また、キャプスタンベルトの抗張力を５
Ｋｇｆ／ｃｍ幅乃至１５Ｋｇｆ／ｃｍ幅の範囲とするこ
とにより、ベルト自体の損傷及びそれによる不均一な光
ファイバへの応力負荷を防止する。

【００１４】キャプスタンベルトの表面粗さが０．１
ミクロン乃至１ミクロンの範囲とすることによって、光
ファイバにキャプスタンベルトの表面の凹凸が転写され
ないようにする。

【００１５】キャプスタンベルトの継目部分の段差が
零ｍｍを超え５ｍｍ以下の範囲とすることによって、段
差部での応力集中を防いで光ファイバの被覆層に変形を
与えないようにする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の実施例を詳細に説明する。なお、図面の説明にお
いて同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を
省略する。

【００１７】

【実施例】本実施例で用いる光ファイバ線引き装置につ
いて図１により説明する。本実施例では、まず光ファイ
バ用プリフォ−ム１１を線引き炉１０で加熱し、溶融し
て外径約１２５ミクロンの裸光ファイバ３０ａを紡糸し
た後、図示しない強制冷却装置により１００℃以下まで
冷却する。裸光ファイバ３０ａの外径は外径測定器で測
定される。冷却した裸光ファイバ３０ａは、紫外線硬化
樹脂を被覆ダイス８を用いて被覆して外径約２５０ミク
ロンの太さとし、紫外線照射方式による硬化炉７を通過
させて硬化させる。

【００１８】硬化炉７を通過後の光ファイバ素線３０の
被覆の表面温度は約７０℃で、これを途中で外径１５ｃ
ｍのガイドロ−ラ１２により方向を変更させた上、直線
距離にして約５ｍ走行後、外径２０ｃｍのキャプスタン
ホイ−ル２及びガイドロ−ラ１３、１４、１５により回
転されるキャプスタンベルト１によって前記光ファイバ
素線３０を把持し、これらを一定の速度で回転させて光
ファイバ素線３０を線引きし、巻取り装置５の巻取りボ
ビン６に巻取る。

【００１９】キャプスタンベルト１の張力はベルト張力
調整器４により調整される。なお、プリフォ−ム１１か
らガイドロ−ラ１２までを線引き部と呼び、ガイドロ−
ラ１２から巻取り装置５までを引き取り部と呼ぶ。キャ
プスタンホイ−ル２及びキャプスタンベルト１をキャプ
スタン部と呼ぶ。

【００２０】この方法において、キャプスタンベルト１
とキャプスタンホイ−ル２との間の圧着力、即ち押え圧
力は、大き過ぎれば光ファイバの被覆に変形を生じやす
く、小さすぎれば、キャプスタンベルト１とキャプスタ
ンホイ−ル２で光ファイバが滑ってしまい確実に把持出
来ないという問題を生ずるので、最適範囲が存在する。

【００２１】まず、キャプスタンベルト１として、内周
長１２００ｍｍ、厚さ３．５ｍｍ、幅２４ｍｍの継目な
しの、ポリアミド製の市販のエンドレスベルトを用い
る。なお、このベルトの表面粗さは約１．０ミクロン
で、１ｃｍ幅のベルトを１％伸ばすのに必要な力である
抗張力は約１５Ｋｇ／ｃｍ幅である。

【００２２】まず、線速６００ｍｍ／ｍｉｎで、キャプ
スタンベルト１の押え圧力を、ベルト張力調整器４によ
り調整し、１０Ｋｇ／ｃｍ2より順次１Ｋｇ／ｃｍ2間隔
で減じて光ファイバ線引きし、下限を明らかにした。即
ち２Ｋｇ／ｃｍ2まで小さくしたところで、光ファイバ
がキャプスタン部で滑りを生じたことに起因して線速が
不均一となり、巻取りボビン６による巻取り斑が生じ、
これ以上押え圧力を小さく出来ないことがわかった。逆
に、上限は、同様な方法で、３１Ｋｇ／ｃｍ2に達した
ところで、図４に示すような光ファイバの被覆に変形を
生じ、これ以上押え圧力を増加できないことがわかっ
た。従って、キャプスタンベルト１の押え圧力としては
３Ｋｇ／ｃｍ2から３０Ｋｇ／ ｃｍ2の範囲が好適範囲
である。

【００２３】なお、線速は６００ｍｍ／ｍｉｎで実施し
たが、これ以下の線速では、下限は同じであるが、上限
が大きくなり好適範囲が広がる。

【００２４】次に、キャプスタンベルト１の材質として
柔らかい材料を採用することも、光ファイバの被覆に変
形を与えないための一つの解決方法ではあるが、柔らか
すぎるとキャプスタンベルトの表面に光ファイバの走行
の跡が付きやすく、後述のように別の問題を生ずる。硬
すぎると光ファイバとの接触面積が小さくなり把持する
効果が低下するとともに、光ファイバの上部のみに局部
的に比較的大きな力が加わることになるので好ましくな
く、このパラメ−タについても最適範囲が存在する。

【００２５】キャプスタンベルト１の押え圧力として、
前記により明らかとなった押え圧力の好適範囲である３
Ｋｇ／ｃｍ2から３０Ｋｇ／ ｃｍ2の範囲の、上限３ ０
Ｋｇ／ ｃｍ2を採用し、光ファイバの変形に対し最も厳
しい条件で、キャプスタンベルト１の抗張力の好適範囲
を検討した。即ち、押え圧力は３０Ｋｇ／ ｃｍ2、他は
前記と同じ値として、抗張力をパラメ−タとして、１０
Ｋｇ／ｃｍ幅から１Ｋｇ／ｃｍ幅毎に増減させた。抗張
力の異なる各種のキャプスタンベルト１は、ポリアミド
樹脂及びエラストマーから成るものを用いた。

【００２６】まず、キャプスタンベルト１の抗張力の下
限については、４Ｋｇ／ｃｍ幅まで減らしたところで、
ベルトの表面に光ファイバの走行跡が付き、この凹溝を
走行する光ファイバがこの凹溝に出たり入ったりする際
に光ファイバが捻れるという問題や、この凹溝による不
均一な応力負荷によって光ファイバの被覆の表面に波状
のうねりが生ずるという問題が現われた。次に、上限に
ついては、抗張力が１６Ｋｇ／ｃｍ幅としたところで、
光ファイバの被覆に図４に示すような変形が生ずるよう
になった。従って、キャプスタンベルト１の材質として
は、抗張力が５Ｋｇ／ｃｍ幅以上で１５Ｋｇ／ｃｍ幅以
下の範囲が好適範囲である。

【００２７】なお、線速は、６００ｍｍ／ｍｉｎで実施
したが、これ以下の線速では、下限は変わらないが上限
は大きくなり好適範囲が広がる。押え圧力は３０Ｋｇ／
ｃｍ2と一定として実施したが、これ以下の押え圧力で
は、更に前記好適範囲が広がる。

【００２８】他方、キャプスタンベルト１の表面には、
微小な凹凸があり、これが光ファイバの被覆に転写さ
れ、前記のように光損失をもたらすという問題がある。
前記検討により明らかとなった、押え圧力と抗張力の各
好適範囲のうち、光ファイバの変形に対し最も厳しい条
件として、これらの上限である３０Ｋｇ／ ｃｍ2と１５
Ｋｇ／ｃｍ幅の各値を採用し、他のパラメ−タは前記と
同じとして、キャプスタンベルト１の表面粗さに関し許
容できる範囲を検討した。用いるキャプスタンベルト１
は、市販のベルトの表面を粒度の異なる種々の砥石で研
磨して、ＪＩＳ−Ｂ０６０１で規定する粗さで１０ミク
ロンから０．１ミクロンまで種々の異なる表面のものを
用意して、光ファイバを線引きしてみた。

【００２９】その結果、キャプスタンベルト１の表面の
粗さを１ミクロン以下とすると表面の凹凸が光ファイバ
に転写されなくなった。キャプスタンベルト１の表面
は、使用にともない次第に粗くなってくるので、新しい
ベルトの表面の粗さは平滑なほど好ましいが、あまり平
滑なものは研磨が困難となりコストが上昇するので、
０．１ミクロンまでが実用的な範囲である。

【００３０】ベルトには一括成形による継目のないエン
ドレスベルトの他に、図２に示すような継目のあるベル
トがある。後者の場合には、継目の段差２０ｂにより光
ファイバ素線３０に変形を生ずるという問題がある。継
目のないエンドレスベルトを使用することが理想である
が、光ファイバ素線３０の線引きは、種々の条件で行な
われており、ベルトの長さ、幅も設備により様々なもの
が使用されるため常に市販サイズの継目のないエンドレ
スベルトを利用することは難しく、継目加工をしたベル
トを利用した方が合理的な場合がある。

【００３１】前記検討により明らかとなった、押え圧力
と抗張力の各好適範囲のうち、それぞれの上限である３
０Ｋｇ／ ｃｍ2と１５Ｋｇ／ｃｍ幅の各値を採用し、他
のパラメ−タは前記と同じとして、キャプスタンベルト
１の継目の部分の傾斜２０ａを３０度と一定として、許
容できる段差２０ｂの範囲を明らかにした。

【００３２】まず、段差２０ｂが０．１ｍｍの場合から
検討し、段差２０ｂが０．５ｍｍまでは光ファイバに変
形は生じなかったが、０．６ｍｍになると図３に示すよ
うな凹み３１ａが生じた。傾斜２０ａを２０度と傾斜を
小さくした場合には、同じ条件で段差３０ｂが０．７ｍ
ｍまでは光ファイバに変形は生じなかった。従って、キ
ャプスタンベルト１の継目の段差２０ｂとしては、小さ
いほど好ましいことは勿論であるが、悪くても０．５ｍ
ｍまでは許容される。

【００３３】

【発明の効果】光ファイバ用プリフォ−ムを線引き炉で
加熱、溶融して裸光ファイバを紡糸した後、裸光ファイ
バに紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂を被覆して、キャプ
スタンホイ−ル及びキャプスタンベルトによって光ファ
イバを把持し、これらを一定の速度で回転させて光ファ
イバを線引きする方法において、キャプスタンホイ−ル
及びキャプスタンベルトによって光ファイバを把持する
圧力、キャプスタンベルトの抗張力、表面粗さ及び継目
を有するベルトの段差を最適化することにより、被覆に
変形のない高品質の光ファイバを高速で製造可能とし
た。

【００３４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる光ファイバの線引き方法を示す
図である。

【図２】本発明の対象とするキャプスタンベルトの継目
部分の縦断を示す図である。

【図３】光ファイバの被覆に、キャプスタンベルトの継
目部分により凹みを生じた状態を示す図である。

【図４】光ファイバの被覆がキャプスタンベルトにより
楕円形に変形を生じた状態を示す図である。

【符号の説明】

１：キャプスタンベルト ２：キャプスタンホイ−ル ３：引き取り装置 ４：ベルト張力調整器 ５：巻取り装置 ６：巻取りボビン ７：硬化炉 ８：被覆ダイス ９：外径測定器 １０：線引き炉 １１：プリフォ−ム １２、１３、１４、１５：ガイドロ−ラ ２０：継目部 ２０ｂ：継目段差 ２０ａ：継目傾斜 ３０：光ファイバ素線 ３０ａ：裸光ファイバ ３１、３２：樹脂被覆層 ３１ａ：凹み

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 貴史 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバ用プリフォ−ムを線引き炉で
   加熱、溶融して光ファイバを紡糸した後、前記光ファイ
   バに紫外線硬化樹脂又は熱硬化性樹脂を被覆して、キャ
   プスタンホイ−ル及びキャプスタンベルトによって前記
   光ファイバを把持し、これらを一定の速度で回転させて
   光ファイバを製造する場合において、前記キャプスタン
   ホイ−ル及びキャプスタンベルトによって前記光ファイ
   バを把持する圧力が３Ｋｇ／ｃｍ2乃至３０Ｋｇ／ｃｍ2
   の範囲であることを特徴とする光ファイバの線引き方法
2. 【請求項２】 前記キャプスタンベルトの抗張力が５Ｋ
   ｇｆ／ｃｍ幅乃至１５Ｋｇｆ／ｃｍ幅の範囲であること
   を特徴とする請求項１に記載の光ファイバの線引き方法
3. 【請求項３】 前記前記キャプスタンベルトの表面粗さ
   が０．１ミクロン乃至１ミクロンの範囲であることを特
   徴とする請求項１又は請求項２に記載の光ファイバの線
   引き方法
4. 【請求項４】 前記前記キャプスタンベルトの段差が零
   ｍｍ乃至０．５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求
   項１乃至請求項３のいづれか１項に記載の光ファイバの
   線引き方法