JPWO2008139570A1 - 光ファイバの製造方法および光ファイバの製造装置 - Google Patents

Abstract

光ファイバ母材の先端部を溶融して光ファイバを線引きする線引き工程と、被覆ダイが有する連続する複数の孔に前記光ファイバを通過させ、前記複数の孔の各々において樹脂を塗布して前記光ファイバの外周に複数の樹脂層を形成する樹脂層塗布工程と、前記複数の樹脂層を硬化させて複数の被覆層とする被覆層形成工程と、を含み、前記樹脂層塗布工程は、前記複数の孔のうち少なくとも最内層の樹脂層を形成する孔への樹脂の供給圧力が所定の値になるように定量ポンプの吐出量を制御しながら、該定量ポンプによって前記被覆ダイに該樹脂を供給するとともに、前記定量ポンプの吐出量の変動に応じて、前記光ファイバが前記被覆ダイに進入する際の該光ファイバの温度を制御することにより、各被覆層の厚みを制御することによって、長手方向において特性が十分に安定した光ファイバを生産性高く製造できる光ファイバの製造方法を提供する。

Description

本発明は、線引きした光ファイバの外周に複数の被覆層を形成する光ファイバの製造方法および光ファイバの製造装置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を加熱、溶融して線引きし、線引きした光ファイバの外周に被覆ダイを用いて紫外線硬化性の樹脂を塗布して樹脂層を形成し、この樹脂層に紫外線を照射して硬化させ、被覆層を形成することによって製造される。光ファイバの被覆層は、それぞれ性質が異なる樹脂を用いた複数の層からなり、必要な強度やその他の種々の特性を光ファイバに付与している。

ここで、被覆層によって光ファイバに所望の特性を付与するためには、各被覆層の厚さが所定の値である必要がある。そのため、従来の光ファイバの製造方法においては、はじめに樹脂層を構成する前の光ファイバの外径を測定し、その後被覆層を形成した光ファイバの外径を測定し、測定した両外径の差分から被覆層の厚さを算出し、この算出した厚さが所定の値になるように樹脂の供給量などを制御していた。

一方、樹脂を塗布する方法として、１つの被覆ダイを用いて複数の樹脂層を連続して形成するデュアルコート法がある（特許文献１参照）。このデュアルコート法によれば、１つの紫外線照射装置によって紫外線を照射して、形成した複数の樹脂層を同時に硬化させることができるので、線引き速度を高速にすることができる。

しかしながら、デュアルコート法を用いる場合は、１つの被覆ダイを用いて複数の樹脂層を形成するので、被覆形成後の光ファイバの外径を測定しても、複数の被覆層の合計の厚さしか算出できない。したがって、各被覆層の厚さを個別に制御できないという問題があった。

この問題を解決するために、デュアルコート法を用いて光ファイバを製造する際に、被覆層の厚さを個別に管理する種々の方法が開示されている（特許文献２〜５参照）。

たとえば、特許文献２は、ギヤポンプを用いて被覆ダイに定量的に樹脂を供給する方法を開示する。また、特許文献３は、被覆ダイに樹脂を供給する際に、樹脂層の最内層を形成する樹脂を気体の圧力によって供給し、その他の樹脂層を形成する樹脂を定量ポンプによって供給する方法を開示する。また、特許文献４は、定量ポンプで樹脂を供給する際に、供給経路にアキュムレータを介挿する方法を開示する。また、特許文献５は、樹脂タンク中の樹脂の液面の変位量から塗布された樹脂の量を算出し、被覆層の厚さを制御する方法を開示する。

特開平９−８６９７１号公報 特開昭６１−１０６４４１号公報 特開昭６１−１０６４４２号公報 特開昭６１−２９１４３６号公報 特開平１０−２８７４４６号公報

しかしながら、光ファイバの線引き速度を高速にした場合には、従来の被覆層の厚さを管理する方法を用いても、各被覆層の厚さが長手方向で変動してしまい、特性が十分に安定した光ファイバを製造することができないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、長手方向において特性が十分に安定した光ファイバを生産性高く製造することができる光ファイバの製造方法および光ファイバの製造装置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、本発明に係る光ファイバの製造方法は、光ファイバ母材の先端部を溶融して光ファイバを線引きする線引き工程と、被覆ダイが有する連続する複数の孔に前記光ファイバを通過させ、前記複数の孔の各々において樹脂を塗布して前記光ファイバの外周に複数の樹脂層を形成する樹脂層塗布工程と、前記複数の樹脂層を硬化させて複数の被覆層とする被覆層形成工程と、を含み、前記樹脂層塗布工程は、前記複数の孔のうち少なくとも最内層の樹脂層を形成する孔への樹脂の供給圧力が所定の値になるように定量ポンプの吐出量を制御しながら、該定量ポンプによって前記被覆ダイに該樹脂を供給するとともに、前記定量ポンプの吐出量の変動に応じて、前記光ファイバが前記被覆ダイに進入する際の該光ファイバの温度を制御することにより、各被覆層の厚みを制御することを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバの製造方法は、光ファイバ母材の先端部を溶融して光ファイバを線引きする線引き工程と、被覆ダイが有する連続する複数の孔に前記光ファイバを通過させ、前記複数の孔の各々において樹脂を塗布して前記光ファイバの外周に複数の樹脂層を形成する樹脂層塗布工程と、前記複数の樹脂層を硬化させて複数の被覆層とする被覆層形成工程と、を含み、前記樹脂層塗布工程は、前記複数の孔のうち少なくとも最内層の樹脂層を形成する孔への樹脂の供給量が所定の値になるように定量ポンプの吐出量を制御しながら、該定量ポンプによって前記被覆ダイに該樹脂を供給するとともに、前記孔への樹脂の供給圧力が所定の範囲内の値になるように、前記光ファイバが前記被覆ダイに進入する際の該光ファイバの温度を制御することを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバの製造方法は、光ファイバ母材の先端部を溶融して光ファイバを線引きする線引き工程と、被覆ダイが有する連続する複数の孔に前記光ファイバを通過させ、前記複数の孔の各々において樹脂を塗布して前記光ファイバの外周に複数の樹脂層を形成する樹脂層塗布工程と、前記複数の樹脂層を硬化させて複数の被覆層とする被覆層形成工程と、を含み、前記樹脂層塗布工程は、前記複数の孔のうち最内層の樹脂層を形成する孔の内部の樹脂圧力が所定の値になるように圧送ポンプの圧送圧力を制御しながら、該圧送ポンプによって前記被覆ダイに該樹脂を供給し、前記最内層の樹脂層を形成する孔以外への樹脂の供給量が所定の値になるように定量ポンプの吐出量を制御しながら、該定量ポンプによって前記被覆ダイに該樹脂を供給するとともに、前記光ファイバの外周に形成した複数の被覆層の最外径の変動に応じて、前記光ファイバが前記被覆ダイに進入する際の該光ファイバの温度を制御することを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバの製造方法は、上記発明において、前記樹脂層塗布工程は、前記定量ポンプの回転数の制御によって吐出量を制御することを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバの製造方法は、上記発明において、前記定量ポンプは、雄ねじ形状を有するロータを、雌ねじ形状の内壁を有するステータ内に回動自在に嵌挿し、前記ロータを偏心回転させることにより樹脂を移送する一軸偏心ねじポンプであることを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバの製造方法は、上記発明において、前記樹脂層塗布工程は、前記光ファイバの周囲に冷却ガスを流通することによって該光ファイバの温度を制御することを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバの製造装置は、光ファイバ母材の先端部を溶融して光ファイバを線引きする線引き炉と、前記光ファイバの温度を調整する温度調整手段と、連続する複数の孔を有する被覆ダイを備え、前記複数の孔に温度を調整した前記光ファイバを通過させ、前記複数の孔の各々において樹脂を塗布して前記光ファイバの外周に複数の樹脂層を形成する樹脂層塗布装置と、前記複数の樹脂層を硬化させて複数の被覆層とする被覆層形成装置と、を備え、前記樹脂層塗布装置は、前記被覆ダイの複数の孔のうち少なくとも最内層の樹脂層を形成する孔への樹脂の供給圧力を検出する圧力検出手段と、前記被覆ダイに前記樹脂を供給する定量ポンプと、前記検出した樹脂圧力が所定の値になるように前記定量ポンプの吐出量を制御するとともに、前記定量ポンプの吐出量の変動に応じて、前記光ファイバが所定の温度になるように温度調整手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバの製造装置は、光ファイバ母材の先端部を溶融して光ファイバを線引きする線引き炉と、前記光ファイバの温度を調整する温度調整手段と、連続する複数の孔を有する被覆ダイを備え、前記複数の孔に温度を調整した前記光ファイバを通過させ、前記複数の孔の各々において樹脂を塗布して前記光ファイバの外周に複数の樹脂層を形成する樹脂層塗布装置と、前記複数の樹脂層を硬化させて複数の被覆層とする被覆層形成装置と、を備え、前記樹脂層塗布装置は、前記被覆ダイの複数の孔のうち少なくとも最内層の樹脂層を形成する孔への樹脂の供給圧力を検出する圧力検出手段と、前記被覆ダイに前記樹脂を供給する定量ポンプと、前記孔への樹脂の供給量が所定の値になるように前記定量ポンプの吐出量を制御するとともに、前記孔への樹脂の供給圧力が所定の範囲内の値になるように、前記光ファイバが前記被覆ダイに進入する際の該光ファイバの温度を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバの製造装置は、光ファイバ母材の先端部を溶融して光ファイバを線引きする線引き炉と、前記光ファイバの温度を調整する温度調整手段と、連続する複数の孔を有する被覆ダイを備え、前記複数の孔に温度を調整した前記光ファイバを通過させ、前記複数の孔の各々において樹脂を塗布して前記光ファイバの外周に複数の樹脂層を形成する樹脂層塗布装置と、前記複数の樹脂層を硬化させて複数の被覆層とする被覆層形成装置と、を備え、前記樹脂層塗布装置は、前記被覆ダイの複数の孔のうち最内層の樹脂層を形成する孔への樹脂の供給圧力を検出する圧力検出手段と、前記被覆ダイに前記最内層の樹脂層を形成する樹脂を供給する圧送ポンプと、前記被覆ダイに前記最内層以外の樹脂層を形成する樹脂を供給する定量ポンプと、前記樹脂圧力が所定の値となるように前記圧送ポンプの圧送圧力を制御し、前記被覆ダイへの樹脂の供給量が所定の値になるように前記定量ポンプの吐出量を制御するとともに、前記光ファイバの外周に形成した複数の被覆層の最外径の変動に応じて、前記光ファイバが所定の温度になるように温度調整手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、光ファイバの線引き速度を高速にしても、最内層の被覆層の厚さを長手方向において安定して所望の値とできるので、長手方向において特性が十分に安定した光ファイバを生産性高く製造することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る光ファイバの製造装置を模式的に表したブロック図である。 図２は、図１に示す被覆ダイの断面概略図である。 図３は、図２に示す被覆ダイによって光ファイバの外周に２層の樹脂層を塗布する工程について説明する説明図である。 図４は、一軸偏心ねじポンプである定量ポンプの一部断面概略図である。

符号の説明

１ 光ファイバ母材
１１〜１３ 光ファイバ
２ 線引き炉
２１ ヒータ
３１、３３ レーザ外径測定器
３２ 紫外線照射装置
３４ ガイドローラ
３５ 巻き取り機
４ 温度調整装置
４１ａ 下部ガス導入口
４１ｂ 上部ガス導入口
４１ 冷却筒
４２ ポンプ
５ 被覆ダイ
５１ ニップル部材
５１ａ〜５３ａ、５３ｂ 孔
５２ 内層被覆ダイ部材
５３ 外層被覆ダイ部材
５４ａ 上部スリーブ部材
５４ｂ 下部スリーブ部材
５５ 外部スリーブ部材
５５ａ 樹脂供給口
５５ｂ 樹脂供給口
６、７ 樹脂供給装置
６１ 定量ポンプ
６１ａ 駆動モータ
６１ｂ 駆動シャフト
６１ｃ 筐体
６１ｄ、６１ｊ 軸受け
６１ｅ、６１ｇ ジョイント部
６１ｆ ジョイントシャフト
６１ｈ ロータ
６１ｉ ステータ
６１ｋ 樹脂供給口
６１ｌ 樹脂吐出口
６２，７２ 樹脂タンク
６３、７３ 樹脂
６４、７４ 圧力センサ
７１ 圧送ポンプ
８ 樹脂塗布装置
１００ 製造装置

以下に、図面を参照して本発明に係る光ファイバの製造方法および光ファイバの製造装置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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光ファイバの製造装置を模式的に表したブロック図である。図１に示すように、この製造装置１００は、線引き炉２と、温度調整装置４と、樹脂塗布装置８と、被覆層形成装置である紫外線照射装置３２とを備え、さらに、レーザ外径測定器３１、３３と、ガイドローラ３４と、巻き取り機３５とを備える。

はじめに、製造装置１００を用いて光ファイバを製造する方法について概略的に説明する。この製造装置１００において、線引き炉２が光ファイバ母材１の先端部をヒータ２１によって溶融して光ファイバ１１を線引きし、レーザ外径測定器３１が線引きした光ファイバ１１の外径を測定し、温度調整装置４が光ファイバ１１を所定の温度に冷却し、樹脂塗布装置８が光ファイバ１１の外周に内層と外層とからなる２層の樹脂層を塗布し、紫外線照射装置３２が２層の樹脂層を塗布した光ファイバ１２に紫外線を照射して、該２層の樹脂層を同時に硬化して２層の被覆層とし、外径測定器３３が２層の被覆層を形成した光ファイバ１３の外径を測定し、ガイドローラ３４および巻き取り機３５が２層の被覆層を形成した光ファイバ１３を巻き取る。

つぎに、製造装置１００を構成する各装置について説明する。はじめに、温度調整装置４について説明する。図１に示すように、この温度調整装置４は、下部ガス導入口４１ａと上部ガス導入口４１ｂとを有する冷却筒４１と、冷却筒４１の上部ガス導入口４１ｂに接続され、冷却筒４１内に冷却ガスを送るポンプ４２とを備える。そして、この温度調整装置４は、ポンプ４２が下部ガス導入口４１ａから冷却筒４１内に冷却ガスを送り、この冷却ガスを冷却筒４１内に流通しながら、冷却筒４１内に光ファイバ１１を通過させることによって、線引き炉２によって加熱された光ファイバ１１を所定の温度に冷却する。なお、この冷却ガスは、熱伝導率の高いＨｅガスや、Ａｒガス等にＨｅガスを所望の分圧比で混合した混合ガスを用いることができる。

つぎに、樹脂塗布装置８についてより具体的に説明する。この樹脂塗布装置８は、被覆ダイ５と、定量ポンプ６１を用いた樹脂供給装置６と、圧送ポンプ７１を用いた樹脂供給装置７と、制御部Ｃとを備える。

樹脂供給装置６は、定量ポンプ６１と、液状の樹脂６３を貯留する樹脂タンク６２と、圧力センサ６４とを備え、定量ポンプ６１は、その回転数に応じた吐出量で、樹脂タンク６２から供給された樹脂６３を被覆ダイ５に供給する。圧力センサ６４は定量ポンプ６１と被覆ダイ５とを接続する樹脂供給路に設けられ、定量ポンプ６１と被覆ダイ５との間の樹脂６３の圧力を測定する。

樹脂供給装置７は、圧送ポンプ７１と、液状の樹脂７３を貯留する樹脂タンク７２と、圧力センサ７４とを備え、圧送ポンプ７１は、その設定圧力に応じた吐出量で、樹脂タンク７２に貯留する樹脂７３を被覆ダイ５に圧送する。

制御部Ｃは、定量ポンプ６１の吐出量を制御するとともに、温度調整手段４を制御する。なお、制御部Ｃの制御については後述する。

つぎに、被覆ダイ５について具体的に説明する。図２は、図１に示す被覆ダイ５の断面概略図である。この被覆ダイ５は、内層と外層の２層の樹脂層を順次光ファイバ１１に塗布するものであって、特許文献１に記載のものと同様に、ニップル部材５１と、内層被覆ダイ部材５２と、外層被覆ダイ部材５３と、ほぼ円筒形状を有するとともに上下部に段差部を有する上部および下部スリーブ部材５４ａ、５４ｂと、ほぼ円筒形状を有する外部スリーブ部材５５とを備える。

ニップル部材５１は、全体形状がほぼ円筒状であり、上部スリーブ部材５４ａに挿通している。また、ニップル部材５１は、その中心軸に一致するように形成され、内周部が上部から順にストレート状、徐々に縮径するテーパ状、ストレート状に形成されている孔５１ａを有する。また、ニップル部材５１の外周部は、上部においては上部スリーブ部材５４ａと嵌合する段差形状を有するとともに、中央部から下部にかけては、上部スリーブ部材５４ａの内周部との間で溜め部Ｃ２、絞り部Ｃ３を形成するように外径が変化している。

また、内層被覆ダイ部材５２は、全体形状が円盤上であり、その中心軸に一致するように形成され、内周部が上部から順に徐々に縮径するテーパ形状、ストレート形状に形成されている孔５２ａを有する。また、内層被覆ダイ部材５２の外周部は、上部スリーブ部材５４ａの下部および下部スリーブ部材５４ｂの上部と嵌合している。また、内層被覆ダイ部材５２の上面は、ニップル部材５１の下面との間で円盤状の流路Ｃ４を形成している。

また、外層被覆ダイ部材５３は、全体形状がほぼ円筒状であり、下部スリーブ部材５４ｂに挿通している。また、外層被覆ダイ部材５３は、その中心軸に一致するよう形成され、内周部がストレート形状に形成されている孔５３ａ、５３ｂを有する。また、外層被覆ダイ部材５３の外周部は、下部においては下部スリーブ部材５４ｂと嵌合する段差形状を有するとともに、上部から中央部にかけては、下部スリーブ部材５４ｂの内周部との間で溜め部Ｃ６、絞り部Ｃ７を形成するように外径が変化している。また、外層被覆ダイ部材５３の上面は、内層被覆ダイ部材５２の下面との間で円盤状の流路Ｃ８を形成している。

また、上部スリーブ部材５４ａは、ニップル部材５１を挿通し、内層被覆ダイ部材５２と嵌合している。また、下部スリーブ部材５４ｂは、外層被覆ダイ部材５３を挿通し、内層被覆ダイ部材５２と嵌合している。さらに、上部スリーブ部材５４ａと下部スリーブ部材５４ｂとは、外部スリーブ部材５５に挿通固定されている。上部スリーブ部材５４ａの外周部は、外部スリーブ部材５５の内周部との間で外周溝Ｃ１を形成し、外周溝Ｃ１は、外部スリーブ部材５５の上部に形成された樹脂供給口５５ａと連結するとともに、上述した溜め部Ｃ２とも連結している。また、下部スリーブ部材５４ｂの外周部は、外部スリーブ部材５５の内周部との間で外周溝Ｃ５を形成し、外周溝Ｃ５は、外部スリーブ部材５５の下部に形成された樹脂供給口５５ｂと連結するとともに、上述した溜め部Ｃ６とも連結している。すなわち、樹脂供給口５５ａ、外周溝Ｃ１、溜め部Ｃ２、絞り部Ｃ３、流路Ｃ４が順次連結し、一方、樹脂供給口５５ｂ、外周溝Ｃ５、溜め部Ｃ６、絞り部Ｃ７、流路Ｃ８が順次連結している。

つぎに、図３を用いて、被覆ダイ５が光ファイバ１１の外周に２層の樹脂層を塗布する工程について説明する。まず、光ファイバ１１を孔５１ａ、５２ａ、５３ａ、５３ｂに挿通して所定の線速で走行している状態で、樹脂供給装置６、７からそれぞれ樹脂６３、７３を供給または圧送する。樹脂供給装置６から供給された樹脂６３は、樹脂供給口５５ａから被覆ダイ５に流入し、外周溝Ｃ１、溜め部Ｃ２、絞り部Ｃ３、流路Ｃ４を順次経由して、テーパ形状の内周部を有する孔５２ａによって整形されて光ファイバ１１の外周に塗布される。ついで、樹脂供給装置７から圧送された樹脂７３は、樹脂供給口５５ｂから被覆ダイ５に流入し、外周溝Ｃ５、溜め部Ｃ６、絞り部Ｃ７、流路Ｃ８を順次経由して、ストレート形状の内周部を有する孔５３ａによって整形されて樹脂６３を塗布した光ファイバ１１に塗布される。その結果、２層の樹脂層を塗布した光ファイバ１２が、孔５３ａから進出する。

ここで、被覆ダイ５によって塗布される樹脂層の厚さは、圧送ポンプによる樹脂供給の場合、樹脂の圧力および粘性、光ファイバ１１の温度および線速、孔５２ａのテーパ角度や孔５２ａ、５３ａの孔径などの被覆ダイの構造などによって決定される。一方、定量ポンプによる樹脂供給の場合は、樹脂層の厚さはポンプの吐出量によって決定される。また、孔５２ａ内部での樹脂６３の樹脂圧力は、被覆ダイ５に供給される樹脂の供給圧力と、走行する光ファイバ１１が樹脂を牽引することによって生じる樹脂の牽引流による牽引圧力とによって定まる。光ファイバ１１の線速が変動した場合は、光ファイバ１１による牽引圧力も変動する。圧送ポンプによる樹脂供給の場合、光ファイバ１１の線速変動により牽引圧力が変動しても、樹脂の供給圧力は一定に保たれるが、定量ポンプによる樹脂供給の場合には、光ファイバ１１の線速変動による牽引圧力の変動に伴い樹脂の供給圧力も変動する。

そこで、本実施の形態１においては、制御部Ｃが、圧力センサ６４が検出した圧力値が所定の値になるように定量ポンプ６１の吐出量を制御している。圧力センサ６４が検出した圧力値が所定の値になるように定量ポンプ６１の吐出量を制御すれば、光ファイバ１１の線速、温度が所定値の場合に、内層の樹脂層の厚さを所定の値にすることができる。

一方、光ファイバ１１の線速が高速の場合は、線引き炉２において溶融して線引きされた光ファイバ１１が被覆ダイ５に進入するまでの冷却時間が短くなる。そこで、温度調整装置４を用いて、光ファイバ１１の温度を所定の温度まで冷却している。

光ファイバ１１の温度が変動すると、線速が変動した場合と同様に、光ファイバ１１による牽引圧力も変動する。上述したように、本実施の形態１においては、制御部Ｃが、圧力センサ６４が検出した圧力値が所定の範囲内になるように定量ポンプ６１の樹脂吐出量を制御している。したがって、光ファイバ１１の温度を調整することにより、樹脂６３の樹脂圧力を一定に保ったまま、定量ポンプ６１の吐出量を制御することができる。

また、本実施の形態１においては、制御部Ｃが、定量ポンプ６１の吐出量の変動に応じて、温度調整装置４を制御することによって、光ファイバ１１が被覆ダイ５に進入する際の光ファイバ１１の温度を制御している。具体的には、制御部Ｃは、光ファイバ１１の線速に応じて定めた吐出量を実現するための定量ポンプ６１の回転数の設定値と、実際の回転数の測定値との偏差を算出し、この偏差に応じて冷却ガスであるＨｅガスの流量あるいは混合ガスにおけるＨｅガスの分圧比などを制御している。

すなわち、本実施の形態１においては、制御部Ｃが、樹脂６３の樹脂圧力が所定の値になるように定量ポンプ６１の吐出量を制御するとともに、定量ポンプ６１の回転数の変動に応じて、光ファイバ１１が被覆ダイ５に進入する際の光ファイバ１１の温度を制御している。その結果、本実施の形態１においては、光ファイバの線引き速度を高速にしても、直接測定できない内層の樹脂層あるいは被覆層の厚さを長手方向において安定して所望の値とできる。

一方、外層の樹脂７３を塗布する孔５３ａは、孔がストレート形状を有しているので、孔５３ａ内部での樹脂７３の樹脂圧力は、ほぼ供給圧力によって定まる。さらに、すでに塗布されている内層の樹脂６３の上から塗布するので、塗布される樹脂層の厚さは、光ファイバ１１の線速変動や温度変動などにほとんど依存しない。

そこで、本実施の形態１では、レーザ外径測定器３３で測定した光ファイバ１３の外径が所望の値になるように樹脂７３の圧送圧力を制御している。上述したように、内層の樹脂層の厚さが安定して所望の値とされているので、光ファイバ１３の外径を所望の厚さにすることよって、所望の厚さの外層の樹脂層あるいは被覆層が形成できる。なお、圧送圧力の制御は、圧力センサ７４の検出値に基いて、圧送ポンプ７１の出力を制御することで実現される。

以上説明したように、本実施の形態１によれば、光ファイバの線引き速度を高速にしても、２層の被覆層の各厚さを長手方向において安定して所望の値とできるので、長手方向において特性が十分に安定した光ファイバを生産性高く製造することができる。

なお、定量ポンプ６１としては特に限定されないが、粘度が低い紫外線硬化樹脂でも脈動なく定量の吐出量が可能ないわゆる一軸偏心ねじポンプを用いるのが好ましい。

図４は、一軸偏心ねじポンプである定量ポンプ６１の一部断面概略図である。この定量ポンプ６１は、駆動モータ６１ａと、駆動モータ６１ａに接続した駆動シャフト６１ｂと、筐体６１ｃに収容され、駆動シャフト６１ｂを支持する軸受け６１ｄと、駆動シャフト６１ｂの一端に形成したジョイント部６１ｅと、雄ネジ形状を有するロータ６１ｈと、ロータ６１ｈの一端に形成したジョイント部６１ｇとジョイント部６１ｅとを接続するジョイントシャフト６１ｆと、ロータ６１ｈの他端を支持する軸受け６１ｊと、雌ねじ形状の内壁を有するステータ６１ｉとを備える。なお、ロータ６１ｈは、ステータ６１ｉ内に回動自在に嵌挿しており、ジョイント部６１ｇ、６１ｅとジョイントシャフト６１ｆとによって、駆動シャフト６１ｂに対して偏心回転できるようになっている。また、筐体６１ｃは、樹脂供給口６１ｋと、樹脂吐出口６１ｌとを有する。

この定量ポンプ６１は、樹脂供給口６１ｋから樹脂を供給しながら、駆動モータ６１ａを駆動させることによって、ロータ６１ｈが偏心回転し、これによって、空洞部Ｃ９に充填された樹脂を紙面左方へと移送し、脈動無く樹脂吐出口６１ｌから吐出することができる。なお、このような一軸偏心ねじポンプとしては、兵神装備社製のモーノポンプや、ｓｅｅｐｅｘ社製のメータリングポンプが利用できる。

（実施例１）
図１に示す製造装置を用いて、実施の形態１に従って、光ファイバを製造した。その際に、線引きの線速２０００ｍ／ｍｉｎに設定し、線引きした光ファイバの外径が０．１２５ｍｍになるようにした。

また、圧力センサの検出値が１．２ＭＰａとなるように定量ポンプの回転数を制御した。この時、吐出量から計算した内層の被覆層の外径が目標値の０．１９ｍｍよりも小さい時は、定量ポンプの回転数を増加させるように、温度調整装置におけるＨｅガスの流量を増加して光ファイバの温度を下げ、逆の場合は定量ポンプの回転数を減少させるように、Ｈｅガスの流量を減少して光ファイバの温度を上げるように制御した。また、レーザ外径測定器で測定した被覆した光ファイバの外径が０．２５ｍｍになるように圧送ポンプの圧送圧力を制御した。

上記のようにして光ファイバを製造する際に、線引きの線速を実測したところ、線速の変動は２０００±５０ｍ／ｍｉｎであった。しかし、製造した光ファイバの内層の外径を測定したところ、長さ１０００ｋｍの光ファイバにおいて、その変動は０．１９±０．００１ｍｍであり、きわめて安定していた。

（比較例）
図１に示す製造装置１００において、定量ポンプを用いた樹脂供給装置６を、圧送ポンプを用いた樹脂供給装置７と同様の樹脂供給装置に置き換えた製造装置を用いて、光ファイバを製造した。その際に、線引きの線速２０００ｍ／ｍｉｎに設定し、線引きした光ファイバの外径が０．１２５ｍｍになるようにした。

また、圧力センサが検出する圧力値が所定の値になるように圧送ポンプの出力を制御した。さらに、レーザ外径測定器で測定した被覆した光ファイバの外径が０．２５ｍｍより小さい場合は、温度調整装置におけるＨｅガスの流量を増加して光ファイバの温度を下げ、外径が０．２５ｍｍより大きい場合は、Ｈｅガスの流量を減少して光ファイバの温度を上げるように制御した。

上記のようにして光ファイバを製造する際に、線引きの線速を実測したところ、実施例１と同様に線速の変動は２０００±５０ｍ／ｍｉｎであった。しかし、製造した光ファイバの内層の外径を測定したところ、長さ１０００ｋｍの光ファイバにおいて、その変動は０．１９±０．００３ｍｍであり、実施例の３倍の変動があった。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２に係る光ファイバの製造方法は、実施の形態１と同様の製造装置１００において、圧送ポンプを用いた樹脂供給装置７を、定量ポンプを用いた樹脂供給装置６と同様の樹脂供給装置に置き換えた製造装置を用いて、光ファイバを製造するものである。

本実施の形態２においては、上記置き換えた樹脂供給装置において、レーザ外径測定器３３で測定した外径に応じて定量ポンプの回転数を制御する。本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、光ファイバの線引き速度を高速にしても、直接測定できない内層の被覆層の厚さを長手方向において安定して所望の値とでき、さらに、２層の被覆層の各厚さを長手方向において安定して所望の値とできるので、長手方向において特性が十分に安定した光ファイバを生産性高く製造することができる。

（実施例２）
実施の形態２にしたがって、実施例１と同様にして光ファイバを製造したところ、線速の変動は２０００±５０ｍ／ｍｉｎであったが、製造した光ファイバの内層の外径の変動は、長さ１０００ｋｍの光ファイバにおいて、実施例１と同様に０．１９±０．００１ｍｍであり、きわめて安定していた。

（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態３に係る光ファイバの製造方法は、実施の形態１と同様の製造装置を用いるが、その制御方法が異なるものである。以下、実施の形態１との相違点について説明する。

本実施の形態３においては、実施の形態１とは異なり、制御部Ｃが、定量ポンプ６１の吐出量を所定の値に制御するとともに、樹脂６３の樹脂圧力が所定の範囲内の値になるように、光ファイバ１１が被覆ダイ５に進入する際の光ファイバ１１の温度を制御する。本実施の形態３によれば、実施の形態１と同様に、光ファイバの線引き速度を高速にしても、直接測定できない内層の被覆層の厚さを長手方向において安定して所望の値とでき、さらに、２層の被覆層の各厚さを長手方向において安定して所望の値とできるので、長手方向において特性が十分に安定した光ファイバを生産性高く製造することができる。

（実施例３）
図１に示す製造装置１００を用いて、実施の形態３に従って、光ファイバを製造した。その際に、線引きの線速２０００ｍ／ｍｉｎに設定し、線引きした光ファイバの外径が０．１２５ｍｍになるようにした。

また、内層の被覆層の外径を０．１９ｍｍとするために必要な樹脂量を供給できるように定量ポンプの回転数を制御した。この時、圧力センサの検出値が１．０〜１．２ＭＰａの範囲よりも大きくなった場合には、温度調整装置におけるＨｅガスの流量を増加して光ファイバの温度を下げ、圧力が上記範囲よりも小さくなった場合には、Ｈｅガスの流量を減少して光ファイバの温度を上げるように制御した。また、レーザ外径測定器で測定した被覆した光ファイバの外径が０．２５ｍｍになるように圧送ポンプによる圧送圧力を制御した。

上記のようにして光ファイバを製造する際に、線引きの線速を実測したところ、線速の変動は２０００±５０ｍ／ｍｉｎであった。しかし、製造した光ファイバの内層の外径を測定したところ、長さ１０００ｋｍの光ファイバにおいて、その変動は０．１９±０．００１ｍｍであり、実施例１の場合と同様にきわめて安定していた。

（実施の形態４）
つぎに、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態４に係る光ファイバの製造方法は、実施の形態１と同様の製造装置１００において、圧送ポンプを用いた樹脂供給装置７と、定量ポンプを用いた樹脂供給装置６とを交換し、内層となる樹脂層は樹脂供給装置７を用いて塗布し、外層となる樹脂層は樹脂供給装置６を用いて塗布するものである。

さらに、本実施の形態４においては、制御部Ｃが、定量ポンプ６１の吐出量が所定の値になるように制御し、レーザ外径測定器３３で測定した外径が所定の値になるように温度調整装置４を制御している。

すなわち、本実施の形態４においては、外層となる樹脂は上記制御のもとで定量ポンプ６１を用いて供給しているので、光ファイバ１１の線速や温度が変動しても、樹脂層の厚さはほとんど変動しない。

さらに、レーザ外径測定器３３で測定した外径が変動した場合は、光ファイバの線速の変動により内層の樹脂層の厚さが変化したものとみなし、制御部Ｃが、温度調整装置４を制御することによって、光ファイバ１１が被覆ダイ５に進入する際の光ファイバ１１の温度を制御し、内径の樹脂層の厚さが所定の厚さになるようにしている。

その結果、実施の形態１と同様に、光ファイバの線引き速度を高速にしても、直接測定できない内層の被覆層の厚さを長手方向において安定して所望の値とでき、さらに、２層の被覆層の各厚さを長手方向において安定して所望の値とできるので、長手方向において特性が十分に安定した光ファイバを生産性高く製造することができる。

（実施例４）
実施の形態４に従って、光ファイバを製造した。その際に、実施例１と同様に、線引きの線速２０００ｍ／ｍｉｎに設定し、線引きした光ファイバの外径が０．１２５ｍｍになるようにした。

また、内層の被覆層の外径が０．１９ｍｍと仮定し、外層の被覆層の外径が０．２５ｍｍとなるのに必要な樹脂量を供給できるように定量ポンプの回転数を制御した。さらに、レーザ外径測定器３３で測定した外径が０．２５ｍｍよりも小さくなった場合は、温度調整装置４におけるＨｅガスの流量を増加して光ファイバ１１の温度を下げ、外径が０．２５ｍｍよりも大きくなった場合は、Ｈｅガスの流量を減少して光ファイバ１１の温度を上げるように制御した。

上記のようにして光ファイバを製造する際に、線引きの線速を実測したところ、線速の変動は２０００±５０ｍ／ｍｉｎであった。しかし、製造した光ファイバの内層の外径を測定したところ、長さ１０００ｋｍの光ファイバにおいて、その変動は０．１９±０．００１５ｍｍであり、きわめて安定していた。

なお、上記実施の形態は、２層の被覆層を形成するものであるが、本発明はこれに限定されず、３層以上の被覆層を形成する場合に用いてもよい。

本発明に係る光ファイバの製造方法および光ファイバの製造装置は、たとえば光ファイバ通信に用いられる光ファイバを生産性高く、低コストで製造する際に好適に利用できる。

Claims (9)

1. 光ファイバ母材の先端部を溶融して光ファイバを線引きする線引き工程と、
   被覆ダイが有する連続する複数の孔に前記光ファイバを通過させ、前記複数の孔の各々において樹脂を塗布して前記光ファイバの外周に複数の樹脂層を形成する樹脂層塗布工程と、
   前記複数の樹脂層を硬化させて複数の被覆層とする被覆層形成工程と、
   を含み、前記樹脂層塗布工程は、前記複数の孔のうち少なくとも最内層の樹脂層を形成する孔への樹脂の供給圧力が所定の値になるように定量ポンプの吐出量を制御しながら、該定量ポンプによって前記被覆ダイに該樹脂を供給するとともに、前記定量ポンプの吐出量の変動に応じて、前記光ファイバが前記被覆ダイに進入する際の該光ファイバの温度を制御することにより、各被覆層の厚みを制御することを特徴とする光ファイバの製造方法。
2. 光ファイバ母材の先端部を溶融して光ファイバを線引きする線引き工程と、
   被覆ダイが有する連続する複数の孔に前記光ファイバを通過させ、前記複数の孔の各々において樹脂を塗布して前記光ファイバの外周に複数の樹脂層を形成する樹脂層塗布工程と、
   前記複数の樹脂層を硬化させて複数の被覆層とする被覆層形成工程と、
   を含み、前記樹脂層塗布工程は、前記複数の孔のうち少なくとも最内層の樹脂層を形成する孔への樹脂の供給量が所定の値になるように定量ポンプの吐出量を制御しながら、該定量ポンプによって前記被覆ダイに該樹脂を供給するとともに、前記孔への樹脂の供給圧力が所定の範囲内の値になるように、前記光ファイバが前記被覆ダイに進入する際の該光ファイバの温度を制御することを特徴とする光ファイバの製造方法。
3. 光ファイバ母材の先端部を溶融して光ファイバを線引きする線引き工程と、
   被覆ダイが有する連続する複数の孔に前記光ファイバを通過させ、前記複数の孔の各々において樹脂を塗布して前記光ファイバの外周に複数の樹脂層を形成する樹脂層塗布工程と、
   前記複数の樹脂層を硬化させて複数の被覆層とする被覆層形成工程と、
   を含み、前記樹脂層塗布工程は、前記複数の孔のうち最内層の樹脂層を形成する孔の内部の樹脂圧力が所定の値になるように圧送ポンプの圧送圧力を制御しながら、該圧送ポンプによって前記被覆ダイに該樹脂を供給し、前記最内層の樹脂層を形成する孔以外への樹脂の供給量が所定の値になるように定量ポンプの吐出量を制御しながら、該定量ポンプによって前記被覆ダイに該樹脂を供給するとともに、前記光ファイバの外周に形成した複数の被覆層の最外径の変動に応じて、前記光ファイバが前記被覆ダイに進入する際の該光ファイバの温度を制御することを特徴とする光ファイバの製造方法。
4. 前記樹脂層塗布工程は、前記定量ポンプの回転数の制御によって吐出量を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光ファイバの製造方法。
5. 前記定量ポンプは、雄ねじ形状を有するロータを、雌ねじ形状の内壁を有するステータ内に回動自在に嵌挿し、前記ロータを偏心回転させることにより樹脂を移送する一軸偏心ねじポンプであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の光ファイバの製造方法。
6. 前記樹脂層塗布工程は、前記光ファイバの周囲に冷却ガスを流通することによって該光ファイバの温度を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の光ファイバの製造方法。
7. 光ファイバ母材の先端部を溶融して光ファイバを線引きする線引き炉と、
   前記光ファイバの温度を調整する温度調整手段と、
   連続する複数の孔を有する被覆ダイを備え、前記複数の孔に温度を調整した前記光ファイバを通過させ、前記複数の孔の各々において樹脂を塗布して前記光ファイバの外周に複数の樹脂層を形成する樹脂層塗布装置と、
   前記複数の樹脂層を硬化させて複数の被覆層とする被覆層形成装置と、
   を備え、前記樹脂層塗布装置は、
   前記被覆ダイの複数の孔のうち少なくとも最内層の樹脂層を形成する孔への樹脂の供給圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記被覆ダイに前記樹脂を供給する定量ポンプと、
   前記検出した樹脂圧力が所定の値になるように前記定量ポンプの吐出量を制御するとともに、前記定量ポンプの吐出量の変動に応じて、前記光ファイバが所定の温度になるように温度調整手段を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする光ファイバの製造装置。
8. 光ファイバ母材の先端部を溶融して光ファイバを線引きする線引き炉と、
   前記光ファイバの温度を調整する温度調整手段と、
   連続する複数の孔を有する被覆ダイを備え、前記複数の孔に温度を調整した前記光ファイバを通過させ、前記複数の孔の各々において樹脂を塗布して前記光ファイバの外周に複数の樹脂層を形成する樹脂層塗布装置と、
   前記複数の樹脂層を硬化させて複数の被覆層とする被覆層形成装置と、
   を備え、前記樹脂層塗布装置は、
   前記被覆ダイの複数の孔のうち少なくとも最内層の樹脂層を形成する孔への樹脂の供給圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記被覆ダイに前記樹脂を供給する定量ポンプと、
   前記孔への樹脂の供給量が所定の値になるように前記定量ポンプの吐出量を制御するとともに、前記孔への樹脂の供給圧力が所定の範囲内の値になるように、前記光ファイバが前記被覆ダイに進入する際の該光ファイバの温度を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする光ファイバの製造装置。
9. 光ファイバ母材の先端部を溶融して光ファイバを線引きする線引き炉と、
   前記光ファイバの温度を調整する温度調整手段と、
   連続する複数の孔を有する被覆ダイを備え、前記複数の孔に温度を調整した前記光ファイバを通過させ、前記複数の孔の各々において樹脂を塗布して前記光ファイバの外周に複数の樹脂層を形成する樹脂層塗布装置と、
   前記複数の樹脂層を硬化させて複数の被覆層とする被覆層形成装置と、
   を備え、前記樹脂層塗布装置は、
   前記被覆ダイの複数の孔のうち最内層の樹脂層を形成する孔への樹脂の供給圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記被覆ダイに前記最内層の樹脂層を形成する樹脂を供給する圧送ポンプと、
   前記被覆ダイに前記最内層以外の樹脂層を形成する樹脂を供給する定量ポンプと、
   前記樹脂圧力が所定の値となるように前記圧送ポンプの圧送圧力を制御し、前記被覆ダイへの樹脂の供給量が所定の値になるように前記定量ポンプの吐出量を制御するとともに、前記光ファイバの外周に形成した複数の被覆層の最外径の変動に応じて、前記光ファイバが所定の温度になるように温度調整手段を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする光ファイバの製造装置。

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