WO2005030660A1 - 光ファイバ母材の延伸方法 - Google Patents

Description

明 細 書

光ファイバ母材の延伸方法

技術分野

[0001] 文献の参照による組み込みが認められる指定国にっ 、ては、下記の出願に記載さ れた内容を参照により本出願に組み込み、本出願の記載の一部とする。

特願 2003— 339729 出願日 平成 15年 9月 30日

[0002] 本発明は、光ファイバ母材の製造方法、特には光ファイバ用母材インゴットをこれよ り小径の母材ロッドに延伸する延伸工程において、延伸後の光ファイバ母材ロッドの 曲がりを低減ィ匕する光ファイバ母材の製造方法に関する。

背景技術

[0003] 母材インゴットをこれより小径の母材ロッドに延伸して光ファイバ母材を製造する方 法については、母材インゴットを電気炉で加熱し、軟化させながら加熱溶融部の外径 を外径測定器などで測定し、その測定値に基づいて母材ロッドの引取り速度を制御 するという方法がとられている。この方法で延伸して得られる母材ロッドには、延伸炉 内の温度分布や母材インゴットのセット状態によって曲がりを生じることがある。

[0004] この対策として、特許文献 1や特許文献 2では、延伸装置にセットした母材インゴット の中心軸線と、延伸装置の軸中心とのずれ量を測定し、そのずれ量に基づいて母材 インゴットの中心軸線が延伸装置の軸中心と一致するよう、母材インゴットの把持角 度を変更したり、母材インゴットの位置を移動させることにより母材インゴットの位置を 修正しながら延伸する方法が示されている。また、特許文献 3では、延伸中の曲がり 量を測定し、母材ロッド引取りローラの左右の回転数を調整して曲がりを少なくする方 法が示されている。

[0005] 特許文献 1：特開平 09— 030825号公報

特許文献 2：特開平 09 - 030827号公報

特許文献 3：特開 2000 - 247664号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題 [0006] 母材インゴットの位置を延伸装置の所定の位置に制御する特許文献 1, 2の方法は 、母材インゴットを吊り下げる部分や延伸した母材ロッドを引き取る部分の位置が、ヒ ータ交換等のメンテナンスにより経時的に変化すること、および、ヒータや断熱材の周 方向の温度分布ゃ炉内の気流に偏りが生じる等の理由により、目標の位置に母材ィ ンゴットを制御しても、なお曲がりが生じるという問題があった。また、特許文献 3の口 ーラの回転数を調整する方法は、ローラの向き以外の方向への曲がりを修正できな いという問題があった。

[0007] このように延伸で曲がりの生じた母材ロッドは、光ファイバに線引きするときの作業 性ならびに光ファイバ特性の安定性を大きく損うので、この曲がりの生じた母材ロッド は、光ファイバに線引きするに当って、予めこの曲がりを修正する工程が必要となる。 しかしながら、この作業は生産効率を大きく低下させるという不利があるため、より母 材ロッドに曲がりを生じないように、母材インゴットを延伸する方法の開発が求められ ている。

[0008] 本発明は、母材インゴットから曲がりを修正する工程を必要としない母材ロッドが得 られる、光ファイバ母材の延伸方法を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

[0009] 本発明の第 1の形態による光ファイバ母材の延伸方法は、母材インゴットをこれより 小径の母材ロッドに延伸して光ファイバ母材を製造する方法にぉ ヽて、母材インゴッ トの水平面内におけるネックダウンの位置が目標の位置にあるように制御位置を制御 しつつ、延伸し、延伸された母材ロッドの曲がりの方向と曲がり量を計測し、その結果 に基づき目標の位置を調整することを特徴としている。なお、ネックダウンの位置を目 標の位置に制御するには、母材インゴットの吊り下げ部の位置を調整すればよぐ例 えば、吊り下げ部の位置を XY方向、特には、計測した曲がりが凸状を示している方 向に移動するとよい。このときの目標の位置の調整量は、計測した母材ロッドの曲が り量の 0.2倍一 20倍とするのが好ましい。

これにより優れた光学特性を有し、曲がり量が 0.2mm/m以下である光ファイバ母材 (母材ロッド）が得られる。

[0010] 本発明の第 2の形態による光ファイバ母材の延伸方法は、母材インゴットをこれより 小径の母材ロッドに延伸して光ファイバ母材を製造する方法にぉ 、て、一の母材イン ゴットを延伸し、延伸された母材ロッドの曲がりの方向と曲がり量を計測し、その結果 に基づき、他の母材インゴットの軸方向に垂直な面内におけるネックダウンの目標の 位置を調整し、前記目標の位置を制御しつつ、前記他の母材インゴットを延伸する 発明の効果

[0011] 本発明の光ファイバ母材の製造方法によれば、母材インゴット延伸後の母材ロッド の曲がりを極めて小さくできるため、得られた母材ロッドは曲がりの修正工程を経ずに 光ファイバ母材とすることができ、線引きに使用できるので光ファイバの製造コストを 低減することができる。

図面の簡単な説明

[0012] [図 1]形状測定器を示す概略斜視図である。

[図 2]母材インゴットの延伸装置を示す概略縦断面図である。

[図 3]比較例 1で延伸した母材ロッドの曲がりの分布を示すグラフである。

[図 4]本発明の延伸方法により（実施例 1)、制御位置を調整した後に延伸した、母材 ロッドの曲力^の分布を示すグラフである。

符号の説明

[0013] 1……母材ロッド、

2……保持台、

3……外径測定器、

4……レーザ照射器、

5……レーザ受光器、

6……走査板、

7……ガイドレール、

8……ネジ棒、

9……モータ、

10……リニアエンコーダ、

11……検知窓、

21……母材インゴット、 22……母材ロッド、

23……把持用ダミー棒、

24……吊り下げ用チャック、

25……延伸炉、

26…… XYステージ、

27……加熱ヒータ、

28……延伸引取り機構部、

29……ネックダウン部、

30……外径測定器、

31……位置測定器。

発明を実施するための最良の形態

[0014] 本発明の実施形態による光ファイバ母材の延伸方法は、延伸中、母材ロッドの曲が りの方向と曲がり量を計測し、この結果に基づき、加熱'溶融されて細径化されつつ あるネックダウンの位置力 水平面内の予め設定した目標の位置にあるように、目標 位置を調整するものである。目標位置を調整する制御位置としては、例えば、母材ィ ンゴットの吊り下げ部の位置が挙げられる。

[0015] 目標の位置を調整する方向は、計測した曲がりが凸状を示している方向であり、換 言すると、弓状に反った母材ロッドの背（弧)側への方向である。このように移動するこ とで、母材インゴットの反った背 (弧)側を相対的に加熱用ヒータに近付け、円周方向 から受ける熱量を調整することで、真直に延伸された母材ロッドが得られる。

目標の位置における調整量は、計測した母材ロッドの曲がり量の 0.2倍一 20倍、好 ましくは 0.5倍一 10倍とされる。なお、調整量が 20倍を超える場合は、母材ロッドの曲り の調整が困難となり、加熱条件の変更が必要となることもある。

[0016] 曲がり量の測定は、例えば、特開平 10— 062299号公報で示されているような方法で 測定することができる。この形状測定器を図 1に概略図で示した。

延伸して得た母材ロッド 1を保持台 2の上に載せ、外径測定器 3を母材ロッド 1の長 手方向に沿って移動させ、この外径測定器 3に取り付けられたエッジ検出器 4, 5 (4 ; レーザ照射器、 5 ;レーザ受光器）により、直交する 2方向力 レーザ光を照射して母 材ロッド 1の外径の位置を測定し、得られた結果から、中心位置の長手方向分布を求 めるものである。この外径測定器 3は、これに一体的に取り付けられた走査板 6により 、ガイドレール 7に沿ってネジ棒 8及びモータ 9により移動するように設置されている。 なお、符号 10はリニアエンコーダであり、符号 11は検知窓である。

[0017] このとき、母材ロッド 1の直胴部両端部での中心位置を直線で結んだ基準線から、 測定した母材ロッド 1の中心位置までの距離を、各測定位置での曲がり量と定義し、 最大値を示した点での値をこの母材ロッドの曲がり量とし、その方向を曲がり方向と定 義する。なお、曲がり量は、直胴部両端間の距離が変化すると変わるため、 lmを基 準とした長さで補正して求める。例えば、得られた曲がり量のデータを母材ロッド 1の 長さで割って求める。

次ぎに、本発明の実施の形態を比較例、実施例をあげて説明する。

[0018] (比較例 1)

図 2に示す延伸装置を使用して、太径の母材インゴット 21を延伸し、これより径の小 さ 、母材ロッド 22を作製した。

具体的には、外径 120mm、有効部長 800mmの母材インゴット 21の上下端部に把持 用ダミー棒 23をそれぞれ溶着し、母材インゴット 21の上側に溶着した把持用ダミー棒 23を吊り下げ用チャック 24に取り付けて延伸炉 25内に吊り下げ、 XYステージ 26により 水平方向の位置調整を行った。次ぎに、母材インゴット 21を加熱ヒータ 27で加熱し、 延伸弓 I取り機構部 28で引き取り、所定の径を有する母材ロッド 22を作製した。

[0019] 延伸中の外径は、加熱 ·溶融されて縮径されたネックダウン部 29の外径を外径測定 器 30で測定し、この値が一定となるように、かつ母材ロッド 22の最終外径が 40mmとな るように引き取り速度を制御した。このとき、母材インゴット 21のネックダウン位置を直 交する 2方向の外径測定器 30 (直交方向は図示せず)で 4秒毎に測定し、これに基 づ 、てネックダウン部 29の中心位置を目標とする炉の中心軸線に一致するよう、吊り 下げ用チャック 24で XY方向位置を制御した。なお、符号 31は位置測定器である。

[0020] この方法で延伸した母材ロッドを lmずつの長さに切り分けて、図 1に示した形状測 定器で曲がり量を測定した。同様の方法で延伸した多数の母材ロッドの曲がり量を測 定し、図 3に示した。図の X方向は炉に向力つて右側を +とし、左側を一とした。 Y方 向は奥方向側を +とし、手前側を一とした。

図 3から、左側に 0.4mm、手前側に 0.4mm曲がった母材ロッドが多いことが分力る。 実施例 1

[0021] 本実施例にお!、ては、上記比較例 1を本発明における一の母材インゴットの一例と して、この比較例 1の結果から、本発明における他の母材インゴットの一例として新た な母材インゴットのネックダウン部の目標位置を、左側に 2mm、手前側に 1.5mm変更 して、比較例 1と同様の方法で延伸した。同様にして延伸した多数の母材ロッドの曲 力 Sり量を測定し、図 4に示した。図 4から、若干 X方向の +側及び Y方向の" f則へ偏り が見られる力 X方向 Y方向への曲力^は ±0.2mm以内に 80%以上が入っている。こ こで、 XY方向は、本発明における母材インゴットの軸方向に垂直な面内の一例であ る。

[0022] 目標位置の変更量 (調整量)と変更方向（調整方向）は、実施例 1で行ったように、 曲がり方向（凸になる方向）ではその曲がりが小さくなつている力 曲がり量と目標位 置の変更量は一致しない。この曲がり量と目標位置の変更量の比 (倍率）は装置によ つても異なり、曲がりが大きい場合は倍率が小さぐ曲がりが小さくなるほど倍率が大 きくなり、さらに曲がりが小さくなるとまた小さくなる傾向がある力 変更量は概ね曲が り量の 0.2— 20倍の範囲であった。

産業上の利用可能性

[0023] 本発明の延伸方法によって得られる母材ロッドは、精度の高い真直度を有するガラ スロッドとして、様々な用途に好適に利用可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 母材インゴットをこれより小径の母材ロッドに延伸して光ファイバ母材を製造する方法 において、母材インゴットの水平面内におけるネックダウンの位置が目標の位置にあ るように制御位置を制御しつつ、延伸し、延伸された母材ロッドの曲がりの方向と曲が り量を計測し、その結果に基づき目標の位置を調整することを特徴とする光ファイバ 母材の延伸方法。

[2] 母材インゴットをこれより小径の母材ロッドに延伸して光ファイバ母材を製造する方法 において、一の母材インゴットを延伸し、延伸された母材ロッドの曲がりの方向と曲が り量を計測し、その結果に基づき、他の母材インゴットの軸方向に垂直な面内におけ るネックダウンの目標の位置を調整し、前記目標の位置を制御しつつ、前記他の母 材インゴットを延伸することを特徴とする光ファイバ母材の延伸方法。

[3] 母材インゴットの吊り下げ部の位置を調整することによりネックダウンの位置を目標の 位置に制御する請求項 1または 2に記載の光ファイバ母材の延伸方法。

[4] 母材インゴットの吊り下げ部の位置を XY方向に移動することによりネックダウンの位 置を目標の位置に制御する請求項 1乃至 3のいずれかに記載の光ファイバ母材の延 伸方法。

[5] 目標の位置を調整する方向が、母材ロッドの計測した曲がりが凸状を示している方向 である請求項 1乃至 4のいずれかに記載の光ファイバ母材の延伸方法。

[6] 目標の位置における調整量が、計測した母材ロッドの曲がり量の 0.2倍一 20倍とされ る請求項 1乃至 5のいずれかに記載の光ファイバ母材の延伸方法。

[7] 請求項 1乃至 6のいずれかに記載の光ファイバ母材の延伸方法を用いて延伸してな ることを特徴とする光ファイバ母材。

[8] 母材ロッドの曲がり量が 0.2mm/m以下である請求項 7に記載の光ファイバ母材。