WO2018189987A1 - 光ファイバの製造方法 - Google Patents

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WO2018189987A1
WO2018189987A1 PCT/JP2018/004008 JP2018004008W WO2018189987A1 WO 2018189987 A1 WO2018189987 A1 WO 2018189987A1 JP 2018004008 W JP2018004008 W JP 2018004008W WO 2018189987 A1 WO2018189987 A1 WO 2018189987A1
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石田　格
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株式会社フジクラ
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Definitions

  • the present invention relates to an optical fiber manufacturing method.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2017-077689 filed in Japan on April 10, 2017, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • an optical fiber preform is melt-spun to form a bare optical fiber.
  • an uncured coating layer made of resin (hereinafter simply referred to as an uncured coating layer) is provided on the outer periphery of the bare optical fiber.
  • the uncured coating layer is cured.
  • the transmission loss which is one of the important characteristics of the optical fiber
  • the transmission loss can be reduced by slowly cooling the high-temperature bare optical fiber drawn from the melting furnace with a slow cooling furnace. For this reason, in order to increase the drawing speed while suppressing an increase in transmission loss, it is necessary to increase the number of slow cooling furnaces.
  • an optical fiber bare wire which is easily damaged before the coating layer is provided is passed through the slow cooling furnace.
  • An optical fiber having a liquid uncured coating layer is passed through the coating curing apparatus. If the optical fiber in these states is brought into contact with a pulley for changing the direction, the strength of the optical fiber is reduced and the coating layer is deformed. It was necessary to arrange on a straight line.
  • Patent Document 1 discloses a non-contact type direction changer.
  • the non-contact type direction changer can change the traveling direction of the optical fiber without bringing its constituent members into contact with the optical fiber.
  • the traveling direction of the optical fiber can be changed even before the uncured coating layer is formed or before the uncured coating layer is completely cured. As a result, it is possible to freely arrange each device, and it is possible to increase the drawing speed even in a place where the space in the height direction is limited.
  • the flow rate of the sprayed gas is appropriately changed so that the bare optical fiber is at a predetermined position.
  • the temperature of the bare optical fiber after passing through the non-contact type direction changer varies.
  • the amount of resin applied to the outer periphery of the bare optical fiber in the coating process increases or decreases depending on the temperature of the bare optical fiber, the thickness of the coating layer increases as the temperature of the bare optical fiber varies. Variation will occur.
  • the temperature of the bare optical fiber entering the coating portion is not within an appropriate range, the resin material that becomes the coating layer is not normally coated, or the adhesion between the cured coating layer and the bare optical fiber is not good. Or drop.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical fiber manufacturing method capable of forming a coating layer in a desired state while using a non-contact direction changer.
  • an optical fiber manufacturing method includes a spinning process in which an optical fiber preform is melt-spun to form a bare optical fiber, and at least one non-contact type direction change.
  • an optical fiber manufacturing method capable of forming a coating layer in a desired state while using a non-contact type direction changer.
  • an optical fiber manufacturing apparatus 1A includes a spinning unit 10, a slow cooling furnace 11, a cooler 12, non-contact direction changers 20A to 20C, a coating unit 30, a curing unit 40, The coating diameter measuring unit 50, the direction changer 20D, the take-up unit 70, and the winding unit 90 are provided, and each unit is arranged in this order from the top.
  • the spinning unit 10 includes a melting furnace that melts the optical fiber preform.
  • the spinning unit 10 forms a bare optical fiber 3.
  • the slow cooling furnace 11 is an apparatus for gradually cooling the high-temperature bare optical fiber 3 drawn from the melting furnace of the spinning unit 10. By slowly cooling the bare optical fiber 3 with the slow cooling furnace 11, the transmission loss of the optical fiber can be reduced.
  • the cooler 12 cools the bare optical fiber 3. As the cooler 12, a cooling cylinder described later can be employed.
  • the non-contact type direction changers 20A to 20C arranged on the downstream side of the cooler 12 can sufficiently cool the bare optical fiber 3, so that the optical fiber manufacturing apparatus 1A includes the cooler 12. It does not have to be.
  • the non-contact type direction changers 20A, 20B, and 20C are arranged in this order on the downstream side of the cooler 12.
  • Each non-contact type direction changer 20A, 20B, 20C converts the traveling direction of the bare optical fiber 3 by 90 °, 180 °, and 90 °, respectively.
  • the non-contact type direction changer 20A changes the traveling direction of the bare optical fiber 3 by about 90 ° from the lower direction to the horizontal direction.
  • at least one non-contact direction changer may be installed. Further, the installation position of the non-contact type direction changer, the angle of direction change, and the like may be changed as appropriate.
  • the non-contact type direction changers 20A to 20C have a guide groove for guiding the bare optical fiber 3, and a fluid (gas) that floats the bare optical fiber wired along the guide groove in the guide groove. ) Is formed.
  • the non-contact type direction changers 20A to 20C blow a gas such as air or helium onto the bare optical fiber 3 from the blowout port.
  • a gas such as air or helium onto the bare optical fiber 3 from the blowout port.
  • the bare optical fiber 3 can be levitated without bringing its constituent members into contact with the bare optical fiber 3.
  • the structure of the non-contact-type direction changer in this embodiment is the same as that of the structure described in the Japan patent 5856366, detailed description is abbreviate
  • the gas flow rate required for floating the bare optical fiber 3 is, for example, about 100 to 200 L / min.
  • the gas flow rate is appropriately changed depending on the width of the gas outlet. By adjusting this gas flow rate, the flying height of the bare optical fiber 3, that is, the passing position of each bare optical fiber 3 with respect to each constituent member can be adjusted.
  • the bare optical fiber 3 comes into contact with each constituent member, which causes a reduction in the strength of the optical fiber.
  • an ultraviolet curable resin is used as the coating layer
  • a UV-LED is used as the curing device of the curing unit 40. Since the irradiation light of the UV-LED has directivity, the range that can be irradiated with ultraviolet rays is relatively small. Therefore, in order to reliably irradiate the uncured coating layer with ultraviolet rays, it is necessary to more strictly manage the passage position of the optical fiber.
  • a position sensor (not shown) is arranged downstream of the non-contact type direction changers 20A to 20C, and this position sensor measures the position of the optical fiber. Based on the measurement result, the flow rate of the gas blown to the optical fiber is adjusted in the non-contact type direction changers 20A to 20C so that the position of the optical fiber becomes an appropriate position.
  • the bare optical fiber 3 that has passed through the non-contact type direction changers 20A to 20C enters the coating unit 30 after passing through a temperature adjusting unit 13 and a temperature measuring unit 14 described later.
  • the coating unit 30 applies (coats) a fluid material including a resin precursor (hereinafter simply referred to as a resin material) to the outer periphery of the bare optical fiber 3 by die coating or the like to form an uncured coating layer.
  • a resin material is, for example, a two-layer coating, in which a resin material for a primary coating layer having a low Young's modulus is applied on the inside, and a resin material for a secondary coating layer having a high Young's modulus is applied on the outside.
  • an ultraviolet curable resin such as a urethane acrylate resin can be used.
  • the coating unit 30 may be configured to apply the primary coating layer and the secondary coating layer separately, or may be configured to apply the primary coating layer and the secondary coating layer simultaneously.
  • a state in which a coating layer is provided on the outer periphery of the bare optical fiber 3 is referred to as an optical fiber strand.
  • coated to the optical fiber bare wire 3 by the coating part 30 needs to be low to some extent.
  • the viscosity of the resin material can be lowered by raising its temperature. Therefore, the temperature of the resin material applied by the coating unit 30 is raised in advance from room temperature. In particular, the higher the viscosity of the resin material at normal temperature, the higher the temperature of the resin material applied at the coating portion 30.
  • the optical fiber that has passed through the coating unit 30 enters the curing unit 40 that cures the uncured coating layer.
  • the curing unit 40 may be an ultraviolet irradiation lamp, a UV-LED, or a curing device that combines these.
  • the number of curing devices arranged as the curing unit 40 is preferably determined by using the degree of curing of the coating layer that has passed through these curing devices as an index.
  • the direction of travel is changed from the lower direction to the substantially horizontal direction by the direction changer 20D. Then, it is taken up by the take-up unit 70 and taken up by the take-up unit 90. Since the coating layer of the optical fiber that has passed through the curing unit 40 has already been cured, a direction changer such as a contact pulley can be used as the direction changer 20D.
  • the take-up unit 70 is, for example, a take-up capstan, and the drawing speed is determined by the take-up unit 70. The drawing speed is, for example, 25 m / sec or more.
  • the winding unit 90 is a winding bobbin that winds an optical fiber.
  • the non-contact type direction changers 20A to 20C are arranged on the upstream side of the coating unit 30. Since the non-contact type direction changers 20A to 20C blow gas onto the bare optical fiber 3, the ability to cool the bare optical fiber 3 is high. However, the temperature of the bare optical fiber 3 after passing through the non-contact type direction changers 20A to 20C varies due to variations in the gas flow rate and the drawing speed. For example, when the gas flow rate increases or the drawing speed decreases, the temperature of the bare optical fiber 3 decreases. When the gas flow rate decreases or the drawing speed increases, the temperature of the bare optical fiber 3 increases. Get higher. Thus, when the temperature of the bare optical fiber 3 varies, the amount of the resin material to be applied varies when the coating unit 30 applies the resin material to the outer periphery of the bare optical fiber 3.
  • the temperature of the bare optical fiber 3 is too high, the wettability of the surface is lowered, the contact angle between the bare optical fiber 3 and the resin material is increased, and it is applied to the surface of the bare optical fiber 3.
  • the amount of the resin material becomes small.
  • the resin material is a general ultraviolet curable resin, if the temperature of the bare optical fiber 3 is too high, the temperature of the resin material when the resin material is cured becomes high, resulting in poor curing. It can happen.
  • the temperature of the bare optical fiber 3 is too low, the contact angle between the bare optical fiber 3 and the resin material decreases so that the resin material slips on the surface of the bare optical fiber 3. Thereby, the thickness of the coating layer may become unstable, or the adhesion between the cured coating layer and the bare optical fiber 3 may be reduced.
  • the temperature of the bare optical fiber 3 after passing through the non-contact type direction changers 20A to 20C can be managed so as to be stable within a predetermined range before entering the coating unit 30. desirable.
  • the temperature range is desirably 30 ° C. to 100 ° C., for example.
  • the optical fiber manufacturing apparatus 1A of the present embodiment includes a temperature adjusting unit 13 that adjusts the temperature of the bare optical fiber 3, a temperature measuring unit 14 that measures the temperature of the bare optical fiber 3, and a temperature adjusting unit 13. 15 A of control parts to control.
  • the temperature adjustment unit 13 and the temperature measurement unit 14 are disposed between the non-contact type direction changers 20A to 20C and the coating unit 30.
  • a cooling cylinder that cools the bare optical fiber 3, a heater that heats the bare optical fiber 3, or a temperature adjustment device that combines these cooling cylinders and heaters can be used.
  • the cooling tube cools the bare optical fiber 3 by introducing gas into the hollow portion of the water-cooled tube and allowing the bare optical fiber 3 to pass through the hollow portion.
  • the gas introduced into the cavity include helium, nitrogen, carbon dioxide, or a mixed gas thereof.
  • the thermal conductivity of helium and nitrogen is different. Therefore, by changing the mixing ratio, the temperature of the bare optical fiber 3 exiting the cooling tube can be changed. It is possible to adjust.
  • the control for changing the mixing ratio of the gas can be performed in a very short time and the responsiveness is better than the control for changing the temperature of the cooling cylinder, for example. That is, in the method of adjusting the temperature of the bare optical fiber 3 by changing the gas mixing ratio, the temperature measurement result by the temperature measurement unit 14 can be reflected in the control of the temperature adjustment unit 13 quickly.
  • the temperature adjustment part 13 if it is a temperature adjustment apparatus which has a cooling function or a heating function, you may use apparatuses other than a cooling cylinder or a heater.
  • a cooling device such as a cooling cylinder is used as the temperature adjustment unit 13.
  • a heating device may be used.
  • the temperature measuring unit 14 is located downstream of the non-contact type direction changers 20A to 20C and upstream of the coating unit 30.
  • the temperature measurement unit 14 is located on the downstream side of the temperature adjustment unit 13 and measures the temperature of the bare optical fiber 3 after passing through the temperature adjustment unit 13.
  • a non-contact temperature measuring device using an infrared sensor or the like can be used as the temperature measuring unit 14.
  • the temperature measurement unit 14 is connected to the control unit 15A by wired communication or wireless communication, and inputs the measurement result of the temperature of the bare optical fiber 3 to the control unit 15A.
  • the control unit 15A is a PC or the like, and controls the temperature adjustment unit 13 based on the measurement result of the temperature of the bare optical fiber 3 by the temperature measurement unit 14.
  • the control unit 15A desirably controls the temperature adjustment unit 13 by PID control.
  • the control unit 15A includes a memory (ROM or the like) (not shown), in which the target temperature t of the bare optical fiber 3 is stored.
  • the target temperature t is a temperature at which the resin material to be the coating layer is appropriately applied to the bare optical fiber 3, and is set in advance.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a control flow by the control unit 15A.
  • the temperature measurement unit 14 measures the actual temperature tm of the bare optical fiber 3 after passing through the temperature adjustment unit 13, and inputs this to the control unit 15A.
  • the control unit 15A compares the actual temperature tm with the target temperature t, and outputs a control signal Q1 corresponding to the magnitude relationship between these to the temperature adjustment unit 13.
  • a signal for operating the temperature adjustment unit 13 so as to lower the temperature of the bare optical fiber 3 is output as the control signal Q1.
  • the temperature adjustment unit 13 is a cooling cylinder
  • the temperature adjustment unit 13 that has received this control signal Q1 changes the gas mixing ratio so that the thermal conductivity of the gas introduced into the cavity of the cooling cylinder is increased.
  • tm ⁇ t a signal for operating the temperature adjusting unit 13 to further increase the temperature of the bare optical fiber 3 is output as the control signal Q1.
  • the temperature adjustment unit 13 that has received the control signal Q1 changes the gas mixing ratio so that the thermal conductivity of the gas introduced into the cavity of the cooling cylinder is reduced. To do.
  • the temperature adjustment unit 13 is a heater or the like, the current value or the like for energizing the heater is changed according to the control signal Q1.
  • the temperature adjustment unit 13 is an optical fiber that enters the coating unit 30 so that the actual temperature tm approaches the target temperature t based on the temperature measurement result of the bare optical fiber 3 by the temperature measurement unit 14. Adjust the temperature of the bare wire 3.
  • the optical fiber preform is melt-spun to form the bare optical fiber 3 (spinning process).
  • the bare optical fiber 3 is gradually cooled in the slow cooling furnace 11 in order to keep the transmission loss of the optical fiber small, and then the bare optical fiber 3 is cooled to a predetermined temperature by the cooler 12 ( First cooling step).
  • the cooling process of this embodiment includes a first cooling process and a second cooling process.
  • the temperature of the bare optical fiber 3 that has passed through the non-contact type direction changers 20A to 20C varies as described above.
  • the temperature of the bare optical fiber 3 is adjusted in the temperature adjusting unit 13 disposed downstream of the non-contact type direction changers 20A to 20C and upstream of the coating unit 30 (temperature Adjustment process).
  • the control unit 15A controls the temperature adjustment unit 13 so that the actual temperature tm of the bare optical fiber 3 measured by the temperature measurement unit 14 approaches the target temperature t.
  • an uncured coating layer containing a resin precursor is provided on the outer periphery of the bare optical fiber 3 in the coating unit 30 to form an optical fiber strand (coating step).
  • the uncured coating layer is cured in the curing unit 40 (curing process).
  • the coating diameter measuring unit 50 measures the outer diameter of the optical fiber. Then, the traveling direction of the optical fiber is converted into a substantially horizontal direction by the direction changer 20 ⁇ / b> D, and the optical fiber is taken up by the winding unit 90 while the optical fiber is taken up by the take-up unit 70.
  • the optical fiber manufacturing apparatus 1 ⁇ / b> B of the present embodiment includes a control unit 15 ⁇ / b> B connected to the temperature adjustment unit 13 and the coating diameter measurement unit 50 by wired communication or wireless communication.
  • the memory of the control unit 15B stores the target coating diameter dc of the optical fiber.
  • the temperature measurement unit is not provided on the downstream side of the temperature adjustment unit 13, but a temperature measurement unit may be provided as in the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a control flow by the control unit 15B.
  • the coating diameter measuring unit 50 measures the actual coating diameter dcm of the optical fiber after passing through the curing unit 40, and inputs this to the control unit 15B.
  • the control unit 15B compares the actual coating diameter dcm with the target coating diameter dc, and outputs a control signal Q2 corresponding to the magnitude relationship between these to the temperature adjustment unit 13.
  • the resin material as the uncured coating layer is difficult to be applied to the bare optical fiber 3, so that the coating diameter becomes small.
  • the temperature of the bare optical fiber 3 entering the coating portion 30 is low, the coating diameter increases. Therefore, for example, when dcm> dc, a signal for operating the temperature adjusting unit 13 to further increase the temperature of the bare optical fiber 3 is output as the control signal Q2. On the contrary, when dcm ⁇ dc, a signal for operating the temperature adjusting unit 13 so as to lower the temperature of the bare optical fiber 3 is output as the control signal Q2.
  • the temperature adjustment unit 13 changes the mixing ratio of the gas introduced into the cooling cylinder. In this manner, the temperature adjusting unit 13 causes the actual coating diameter dcm to approach the target coating diameter dc based on the measurement result of the outer diameter of the coating layer obtained by curing the uncured coating layer by the coating diameter measuring unit 50. In addition, the temperature of the bare optical fiber 3 entering the coating unit 30 is adjusted.
  • the optical fiber manufacturing apparatus 1C of the present embodiment includes a spinning unit 10, a bare wire diameter measuring unit 16, a cooler 12, non-contact type direction changers 20A to 20C, and position detection.
  • Unit 18, temperature adjustment unit 13, coating unit 30, curing unit 40, coating diameter measurement unit 50, direction changer 20 ⁇ / b> D, take-up unit 70, and winding unit 90. are arranged in this order from the top.
  • the optical fiber manufacturing apparatus 1C includes a gas flow rate adjusting unit 17 that adjusts the gas flow rate of the non-contact type direction changer 20C, and a control unit 15C.
  • the memory of the control unit 15C stores the target bare wire outer diameter df of the bare optical fiber 3 and the target position P of the bare optical fiber 3 that has passed through the non-contact type direction changer 20C.
  • the target bare wire outer diameter df and the target position P will be described later.
  • the control unit 15C is connected to the bare wire diameter measurement unit 16, the gas flow rate adjustment unit 17, the position detection unit 18, the temperature adjustment unit 13, and the take-up unit 70 by wired communication or wireless communication. Note that the take-up unit 70 of the present embodiment is configured to detect the drawing speed V and input this to the control unit 15C.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a control flow by the control unit 15C.
  • the bare wire diameter measuring unit 16 measures the outer diameter of the bare optical fiber 3 drawn from the spinning unit 10 (hereinafter referred to as the actual bare wire outer diameter dfm), and this is measured by the control unit 15C.
  • the control unit 15C compares the actual bare wire outer diameter dfm with the target bare wire outer diameter df of the optical fiber bare wire 3, and outputs the drawing speed set value Vs to the take-up unit 70 based on the comparison result.
  • the drawing speed set value Vs is set so that the drawing speed V is increased.
  • the drawing speed set value Vs is set so that the drawing speed V is decreased. In this way, the control unit 15C adjusts the drawing speed V of the take-up unit 70 so that the actual bare wire outer diameter dfm approaches the target bare wire outer diameter df.
  • the position detection unit 18 detects the position of the bare optical fiber 3 that has passed through the non-contact type direction changer 20C (hereinafter referred to as bare wire position Pm), and inputs this to the control unit 15C.
  • the control unit 15C compares the bare wire position Pm and the target position P, and outputs a gas flow rate setting value Gs to the gas flow rate adjustment unit 17 based on the comparison result. For example, when the bare wire position Pm is closer to the bottom surface of the guide groove of the non-contact type direction changer 20C than the target position P, the gas flow rate set value Gs is set so as to increase the gas flow rate G.
  • the gas flow rate set value Gs is set so that the gas flow rate G is decreased.
  • the control unit 15C adjusts the gas flow rate G of the non-contact type direction changer 20C so that the bare wire position Pm approaches the target position P.
  • the temperature of the bare optical fiber 3 entering the coating unit 30 varies depending on the drawing speed V and the gas flow rate G.
  • the memory of the control unit 15C stores in advance a correlation among the drawing speed V, the gas flow rate G, and the temperature of the bare optical fiber 3.
  • This correlation indicates, for example, a change in the temperature of the bare optical fiber 3 when the gas flow rate G is changed while the drawing speed V is kept constant, or when the drawing speed V is changed while the gas flow rate G is kept constant. It is obtained by measuring.
  • the control unit 15C refers to the correlation, and based on the drawing speed V and the gas flow rate G, the control signal set to bring the temperature of the bare optical fiber 3 close to a predetermined temperature.
  • Q3 is output to the temperature adjustment unit 13.
  • an optical fiber was manufactured using an optical fiber manufacturing apparatus 1D shown in FIG.
  • the basic configuration of the optical fiber manufacturing apparatus 1D is the same as the configuration of the optical fiber manufacturing apparatus 1B of the second embodiment.
  • the slow cooling furnace 11 and the cooler 12 are not provided between the spinning unit 10 and the non-contact type direction changer 20A, and the non-contact type direction changer is provided between the non-contact type direction changers 20A and 20B.
  • 20E is provided.
  • a temperature measuring unit 14A is provided between the non-contact type direction changer 20C and the temperature adjusting unit 13, and a temperature measuring unit 14B is provided between the temperature adjusting unit 13 and the coating unit 30.
  • the contactless direction changers 20A, 20E, 20B, and 20C in the optical fiber manufacturing apparatus 1D convert the traveling directions of the bare optical fibers 3 in the order of 180 °, 180 °, 90 °, and 90 °, respectively.
  • the above-described cooling cylinder was used as the temperature adjustment unit 13.
  • a gas introduced into the cavity of the cooling cylinder a mixed gas of helium and nitrogen was used.
  • the target outer diameter (target bare wire outer diameter df) of the bare optical fiber 3 was 125 ⁇ m
  • the target outer diameter (target covering diameter dc) of the optical fiber was 250 ⁇ m.
  • An ultraviolet curable resin (urethane acrylate) was employed as the coating layer.
  • the control unit 15B is caused to execute the control as shown in FIG. 4 so that the temperature adjustment unit 13 is controlled such that the measurement result of the actual coating diameter dcm by the coating diameter measuring unit 50 approaches the target coating diameter dc of 250 ⁇ m. It was.
  • the control unit 15B when dcm> dc, the control unit 15B outputs a control signal Q2 for reducing the mixing ratio of helium among the mixed gas introduced into the temperature adjusting unit 13. Since helium has a higher thermal conductivity than nitrogen, the cooling performance of the cooling cylinder is lowered by decreasing the mixing ratio of helium, and the temperature of the bare optical fiber 3 entering the coating unit 30 is increased. Thereby, the quantity of the resin material apply
  • the drawing speed was changed in the range of 28 to 50 m / sec.
  • the exit diameter of the die installed as the coating unit 30 is appropriately changed.
  • the temperature of the bare optical fiber 3 measured by the temperature measuring unit 14A is 103 ° C. at a drawing speed of 28 m / sec, 143 ° C. at 33 m / sec, 229 ° C. at 44 m / sec, and 271 ° C. at 50 m / sec. Met.
  • the temperature of the bare optical fiber 3 measured by the temperature measuring unit 14B is 30 ° C.
  • the temperature of the bare optical fiber 3 before passing through the temperature adjusting unit 13 is 103 ° C. to 271 ° C., whereas the temperature of the bare optical fiber 3 after passing through the temperature adjusting unit 13 is 30 ° C. It became ⁇ 68 ° C.
  • the outer diameter of the coating layer after the coating layer was cured was stable at 250 ⁇ m, and no defective coating or poor curing was observed. From this, it is understood that the temperature of the bare optical fiber 3 entering the coating portion 30 is appropriate within a range of at least 30 ° C. to 68 ° C. Further, even when the drawing speed was varied in the range of ⁇ 1 m / sec, the variation of the outer diameter of the coating layer was within ⁇ 1 ⁇ m, and it was confirmed that the coating stability was good.
  • Comparative Example 1 As Comparative Example 1, an optical fiber was manufactured using the same optical fiber manufacturing apparatus 1D as in the example without controlling the temperature adjusting unit 13 by the control unit 15B. As a result, when the drawing speed was varied in the range of ⁇ 1 m / sec, the outer diameter of the coating layer varied by about ⁇ 5 ⁇ m. From the comparison between the comparative example 1 and the example, it can be seen that the control of the control unit 15B in the example to the temperature adjusting unit 13 is appropriate and the effect of stabilizing the outer diameter of the coating layer is obtained.
  • Comparative Example 2 As Comparative Example 2, an optical fiber was manufactured by an apparatus excluding the temperature adjustment unit 13 from the configuration of the optical fiber manufacturing apparatus 1D in the example. That is, the configuration is such that the bare optical fiber 3 that has passed through the non-contact type direction changer 20C enters the coating unit 30 without going through a temperature adjustment process. With this configuration, when the drawing speed was 32 m / sec, the temperature of the bare optical fiber 3 entering the coating portion 30 was 100 ° C., and when the drawing speed was 35 m / sec, the temperature was 116 ° C.
  • the drawing speed was less than 32 m / sec.
  • the outer diameter of the coating layer was ⁇ even though the drawing speed was stable. It fluctuated about 5 ⁇ m.
  • the drawing speed was 35 m / sec, the optical fiber bare wire 3 was not coated with the resin material serving as the coating layer. This is because when the temperature of the bare optical fiber 3 is 100 ° C., it is close to the upper limit of the temperature at which the resin material is appropriately applied, and when the temperature is 116 ° C., this upper limit is exceeded. Conceivable. From the above, the temperature of the bare optical fiber 3 between the temperature adjusting unit 13 and the coating unit 30, that is, the temperature of the bare optical fiber 3 entering the coating unit 30 is controlled to be 100 ° C. or less. It is desirable.
  • Comparative Example 3 In Comparative Example 3, an optical fiber manufacturing apparatus 1D having the same configuration as that of Comparative Example 1 was used, and the drawing speed was set to 10 m / sec. In other words, the optical fiber bare wire 3 is cooled by the cooling cylinder of the temperature adjusting unit 13 and is made to enter the coating unit 30 while reducing the drawing speed. In this configuration, the temperature of the bare optical fiber 3 entering the coating portion 30 is 20 ° C. As a result, although the coating layer is formed on the optical fiber bare wire 3, the adhesion between the cured coating layer and the bare optical fiber 3 is weak, and the optical fiber is lightly squeezed with a finger. Has been peeled off from the bare optical fiber 3.
  • Example 1 This is a phenomenon that occurs because the temperature of the bare optical fiber 3 entering the coating portion 30 is too low.
  • the coating layer is normally formed when the temperature of the bare optical fiber 3 entering the coating portion 30 is 30 ° C. (drawing speed: 28 m / sec). Therefore, the temperature of the bare optical fiber 3 between the temperature adjusting unit 13 and the coating unit 30, that is, the temperature of the bare optical fiber 3 entering the coating unit 30 can be managed to be 30 ° C. or higher. desirable.
  • the temperature adjusting unit disposed on the downstream side of the non-contact type direction changer 20C and on the upstream side of the coating unit 30. 13 includes a temperature adjustment step of adjusting the temperature of the bare optical fiber 3.
  • the temperature adjustment unit 13 adjusts the temperature of the bare optical fiber 3. In this case, the temperature of the bare optical fiber 3 entering the coating unit 30 can be adjusted with higher accuracy.
  • the temperature adjustment unit 13 is configured so that the temperature of the bare optical fiber 3 is based on the measurement result of the outer diameter of the coating layer by the coating diameter measuring unit 50 arranged on the downstream side of the curing unit 40. Adjust. In this case, it is possible to more directly suppress the fluctuation of the outer diameter of the coating layer.
  • the correlation is referred to, and the temperature adjusting unit 13 is controlled based on the drawing speed V and the gas flow rate G, so that the optimum according to the drawing speed V and the gas flow rate G is obtained.
  • a temperature setpoint can be determined.
  • the temperature of the bare optical fiber 3 between the temperature adjusting unit 13 and the coating unit 30, that is, the temperature of the bare optical fiber 3 entering the coating unit 30 is 30 ° C. or more and 100 ° C. or less. Within the range. In this case, it is possible to prevent the adhesiveness between the cured coating layer and the bare optical fiber 3 from being insufficient, and the resin material serving as the coating layer from being appropriately applied to the bare optical fiber 3. be able to. In addition, in order to absorb the various dispersion
  • the temperature of the bare optical fiber 3 entering the coating portion 30 is preferably in the range of 40 ° C. or higher and 90 ° C. or lower.
  • the temperature adjustment unit 13 may have a function of cooling or heating the bare optical fiber 3. If the temperature of the bare optical fiber 3 tends to be higher than the desired temperature, a cooling device is used as the temperature adjustment unit 13, and if there is a tendency to reverse, a heating device is used as the temperature adjustment unit 13. Thereby, the temperature of the bare optical fiber 3 can be within the above range. Further, when a temperature adjusting device having a cooling and heating function is used for the temperature adjusting unit 13, it becomes possible to cope with either tendency, and the temperature of the bare optical fiber 3 can be adjusted with higher accuracy. it can.
  • the temperature measurement unit 14 of the first embodiment is disposed between the temperature adjustment unit 13 and the coating unit 30, but the temperature measurement unit 14 is disposed downstream of the non-contact type direction changer 20 ⁇ / b> C and the coating unit. It can be arranged at an arbitrary position upstream of 30.
  • the temperature measurement unit 14 may be disposed between the non-contact type direction changer 20 ⁇ / b> C and the temperature adjustment unit 13.

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Abstract

光ファイバ母材を溶融紡糸して光ファイバ裸線を形成する紡糸工程と、少なくとも１つの非接触式方向変換器によって前記光ファイバ裸線を冷却する冷却工程と、前記非接触式方向変換器の下流側かつコーティング部の上流側に配置された温度調整部において、前記光ファイバ裸線の温度を調整する温度調整工程と、前記コーティング部において、前記光ファイバ裸線の外周に樹脂前駆体を含む未硬化被覆層を設けるコーティング工程と、硬化部において前記未硬化被覆層を硬化させる硬化工程と、を有する光ファイバの製造方法。

Description

光ファイバの製造方法
　本発明は、光ファイバの製造方法に関する。
　本願は、２０１７年４月１０日に、日本に出願された特願２０１７－０７７６８９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来から、紡糸工程と、コーティング工程と、硬化工程と、を有する光ファイバの製造方法が知られている。紡糸工程では、光ファイバ母材を溶融紡糸して光ファイバ裸線を形成する。コーティング工程では、光ファイバ裸線の外周に樹脂からなる未硬化の被覆層（以下、単に未硬化被覆層という）を設ける。硬化工程では、未硬化被覆層を硬化させる。
　このような製造方法において、光ファイバの生産能力を高めるためには、線引き線速を高速化させることが必要である。しかしながら、線引き線速を高速化させると、光ファイバが各冷却装置若しくは各被覆硬化装置などを通過する時間が短くなるため、これらの装置の設置数を増やす必要が生じる。
　さらに、光ファイバ素線の重要な特性の一つである伝送損失は、溶融炉から引き出された高温の光ファイバ裸線を、徐冷炉によってゆっくりと冷却することで低減できる。このため、伝送損失が増大するのを抑えつつ線引き速度を高速化させるためには、徐冷炉の数も増やす必要がある。
　ここで、徐冷炉には、被覆層が設けられる前の傷つきやすい光ファイバ裸線が通されている。また、被覆硬化装置には、液状の未硬化被覆層を有する光ファイバ素線が通されている。これらの状態の光ファイバを、方向変換のためのプーリ等に接触させると、光ファイバの強度の低下や被覆層の変形の要因となるため、各装置は光ファイバ母材の溶融炉から下方に向けて直線上に配置する必要があった。
　以上のように、光ファイバの生産能力を高めるためは、溶融炉から下方に向けて直線上に配置される各装置を増やす必要がある。しかし、高さ方向のスペースが限られる既存の工場建屋内では、このように各装置を増やすことが困難であり、線引き速度の制限をもたらしていた。
　この制限を解決する技術として、特許文献１では、非接触式方向変換器を開示している。非接触式方向変換器は、その構成部材を光ファイバに接触させることなく、光ファイバの進行方向を変換させることが可能である。非接触式方向変換器を用いることで、未硬化被覆層が形成される前や未硬化被覆層が完全に硬化する前であっても光ファイバの進行方向を変換できる。これにより、各装置を自由に配置することが可能となり、高さ方向のスペースの制限がある場所でも線引き速度の高速化を図ることができる。
日本国特許第５８５１６３６号公報
　ところで、非接触式方向変換器を用いて光ファイバの進行方向を変換する場合、光ファイバ裸線が所定の位置となるように、吹き付けられるガスの流量が適宜変化する。このようにガスの流量が変化すると、非接触式方向変換器を通過後の光ファイバ裸線の温度がばらつく。また、上記コーティング工程で光ファイバ裸線の外周に塗布される樹脂の量は、光ファイバ裸線の温度に応じて増減するため、光ファイバ裸線の温度のばらつきに伴い、被覆層の厚みのばらつきが生じてしまう。さらに、コーティング部に進入する光ファイバ裸線の温度が適正な範囲内でない場合、被覆層となる樹脂材料が正常にコーティングされなかったり、硬化後の被覆層と光ファイバ裸線との密着性が低下したりする。
　本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、非接触式方向変換器を用いながら、所望の状態の被覆層を形成可能な光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る光ファイバの製造方法は、光ファイバ母材を溶融紡糸して光ファイバ裸線を形成する紡糸工程と、少なくとも１つの非接触式方向変換器によって前記光ファイバ裸線を冷却する冷却工程と、前記非接触式方向変換器の下流側かつコーティング部の上流側に配置された温度調整部において、前記光ファイバ裸線の温度を調整する温度調整工程と、前記コーティング部において、前記光ファイバ裸線の外周に樹脂前駆体を含む未硬化被覆層を設けるコーティング工程と、硬化部において前記未硬化被覆層を硬化させる硬化工程と、を有する。
　本発明の上記態様によれば、非接触式方向変換器を用いながら、所望の状態の被覆層を形成可能な光ファイバの製造方法を提供することができる。
第１実施形態の光ファイバの製造装置の構成を示す概略図である。 第１実施形態の光ファイバの製造装置の制御フローを説明する図である。 第２実施形態の光ファイバの製造装置の構成を示す概略図である。 第２実施形態の光ファイバの製造装置の制御フローを説明する図である。 第３実施形態の光ファイバの製造装置の構成を示す概略図である。 第３実施形態の光ファイバの製造装置の制御フローを説明する図である。 実施例に係る光ファイバの製造装置の構成を示す概略図である。
（第１実施形態）
　以下、第１実施形態に係る光ファイバの製造装置の構成を、図１を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部を認識可能な大きさとするため縮尺を適宜変更している。
　図１に示すように、光ファイバの製造装置１Ａは、紡糸部１０と、徐冷炉１１と、冷却器１２と、非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃと、コーティング部３０と、硬化部４０と、被覆径測定部５０と、方向変換器２０Ｄと、引き取り部７０と、巻き取り部９０と、を備えており、各部が上からこの順に配置されている。
　紡糸部１０は、光ファイバ母材を溶融させる溶融炉などから構成されている。紡糸部１０は、光ファイバ裸線３を形成する。
　徐冷炉１１は、紡糸部１０の溶融炉から引き出された高温の光ファイバ裸線３を、徐々に冷却するための装置である。徐冷炉１１によって光ファイバ裸線３をゆっくりと冷却することで、光ファイバの伝送損失を低減することができる。
　冷却器１２は、光ファイバ裸線３を冷却する。冷却器１２としては、後述する冷却筒などを採用することができる。なお、冷却器１２の下流側に配置されている非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃでも光ファイバ裸線３は充分に冷却されるため、光ファイバの製造装置１Ａは、冷却器１２を備えていなくてもよい。
　非接触式方向変換器２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、冷却器１２の下流側に、この順に配置されている。各非接触式方向変換器２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、光ファイバ裸線３の進行方向をそれぞれ９０°、１８０°、９０°変換する。例えば非接触式方向変換器２０Ａは、光ファイバ裸線３の進行方向を、下方向から水平方向へと約９０°変換している。なお、非接触式方向変換器は、少なくとも１つ設置されていればよい。また、非接触式方向変換器の設置位置、方向変換の角度などは適宜変更してもよい。
　非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃは、光ファイバ裸線３を案内するガイド溝を有し、このガイド溝内には、ガイド溝に沿って配線された光ファイバ裸線を浮揚させる流体（ガス）の吹き出し口が形成されている。非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃは、吹き出し口から空気やヘリウム等のガスを光ファイバ裸線３に吹き付ける。これにより、その構成部材を光ファイバ裸線３に接触させることなく、光ファイバ裸線３を浮上させることが可能である。なお、本実施形態における非接触式方向変換器の構成は、日本国特許第５８５１６３６号公報に記載されている構成と同様であるため、詳細な説明を省略する。
　光ファイバ裸線３に吹き付けるガスとして空気を用いる場合、光ファイバ裸線３を浮上させるのに必要となるガス流量は、例えば１００～２００Ｌ／ｍｉｎ程度である。なお、このガス流量は、ガスの吹き出し口の幅などによって適宜変更される。このガス流量を調整することで、光ファイバ裸線３の浮上量、すなわち光ファイバ裸線３の各構成部材に対する通過位置を調整することができる。
　光ファイバ裸線３の通過位置が大きく変わると、この光ファイバ裸線３が各構成部材に接触してしまい、光ファイバの強度を低下させる要因となる。また、被覆層として紫外線硬化型樹脂が用いられ、硬化部４０の硬化装置としてＵＶ－ＬＥＤが用いられる場合がある。ＵＶ－ＬＥＤの照射光には指向性があるため、紫外線を照射できる範囲が比較的小さい。従って、未硬化被覆層に紫外線を確実に照射するために、光ファイバ素線の通過位置をより厳しく管理する必要が生じる。そこで、非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃの下流側には位置センサ（不図示）が配置されており、この位置センサが光ファイバ素線の位置を計測する。この計測結果に基づいて、光ファイバ素線の位置が適切な位置となるように、非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃにおいて光ファイバ素線に吹き付られるガス流量が調整される。
　非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃを通過した光ファイバ裸線３は、後述する温度調整部１３および温度測定部１４を通過後、コーティング部３０に進入する。
　コーティング部３０は、ダイコーティングなどによって、光ファイバ裸線３の外周に、樹脂前駆体を含む流動性のある材料（以下、単に樹脂材料という）を塗布（コーティング）して未硬化被覆層を形成する。樹脂材料のコーティングは、例えば２層コーティングであり、内側にヤング率の低い一次被覆層用の樹脂材料を塗布し、外側にヤング率の高い二次被覆層用の樹脂材料が塗布される。被覆層としては、例えばウレタンアクリレート系の樹脂などの紫外線硬化型樹脂を用いることができる。なお、コーティング部３０は、一次被覆層と二次被覆層とを別々に塗布する構成であってもよいし、一次被覆層と二次被覆層とを同時に塗布する構成であってもよい。なお、本実施形態では、光ファイバ裸線３の外周に被覆層が設けられた状態のものを光ファイバ素線という。
　なお、安定したコーティングを実現するために、コーティング部３０で光ファイバ裸線３に塗布される樹脂材料の粘度は、ある程度低い必要がある。樹脂材料の粘度はその温度を上げることで低下させることができる。従って、コーティング部３０で塗布される樹脂材料の温度は予め常温よりも上げられている。特に、常温時の樹脂材料の粘度が高いほど、コーティング部３０で塗布される際の樹脂材料の温度を高くする必要がある。
　コーティング部３０を通過した光ファイバ素線は、未硬化被覆層を硬化させる硬化部４０に進入する。被覆層が紫外線硬化型樹脂からなる場合、硬化部４０としては、紫外線照射ランプまたはＵＶ－ＬＥＤなど、およびこれらを組み合わせた硬化装置を用いることができる。硬化部４０として配置する硬化装置の数は、これらの硬化装置を通過した被覆層の硬化度を指標として定めるのがよい。
　硬化部４０を通過した光ファイバ素線は、被覆径測定部５０によって被覆層の外径を測定された後、方向変換器２０Ｄによって、下方向から略水平方向へと進行方向を変えられる。そして、引き取り部７０により引き取られ、巻き取り部９０により巻き取られる。なお、硬化部４０を通過した光ファイバ素線の被覆層は既に硬化しているため、方向変換器２０Ｄとしては接触式のプーリなどの方向変換器を用いることができる。
　引き取り部７０は、例えば引取りキャプスタンであり、引き取り部７０によって線引き速度が決定される。線引き速度は例えば２５ｍ／ｓｅｃ以上である。
　巻き取り部９０は、光ファイバ素線を巻き取る巻取りボビンなどである。
　ところで、上述の通り、本実施形態の光ファイバの製造装置１Ａでは、コーティング部３０の上流側に、非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃが配置されている。非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃは、ガスを光ファイバ裸線３に吹き付けるため、光ファイバ裸線３を冷却する能力が高い。しかし、ガスの流量や線引き速度などのばらつきによって、非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃを通過後の光ファイバ裸線３の温度がばらつく。例えばガスの流量が増大したり線引き速度が減少したりすると、光ファイバ裸線３の温度は低くなり、ガスの流量が減少したり線引き速度が増大したりすると、光ファイバ裸線３の温度は高くなる。このように光ファイバ裸線３の温度がばらつくと、コーティング部３０が光ファイバ裸線３の外周に樹脂材料を塗布する際に、塗布される樹脂材料の量が変動する。
　例えば、光ファイバ裸線３の温度が高すぎると、その表面の濡れ性が低下し、光ファイバ裸線３と樹脂材料との接触角が増大し、光ファイバ裸線３の表面に塗布される樹脂材料の量が小さくなってしまう。また、樹脂材料が一般的な紫外線硬化型樹脂である場合には、光ファイバ裸線３の温度が高すぎると、樹脂材料が硬化する際の樹脂材料の温度も高くなってしまい、硬化不良が生じる可能性もある。
　一方、光ファイバ裸線３の温度が低すぎると、光ファイバ裸線３と樹脂材料との接触角が減少しすぎて、光ファイバ裸線３の表面上で樹脂材料がスリップする。これにより、被覆層の厚みが不安定となったり、硬化後の被覆層と光ファイバ裸線３との密着性が低下したりする可能性がある。
　以上のことから、非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃを通過後の光ファイバ裸線３の温度は、コーティング部３０に進入する前に、所定の範囲内で安定するように管理されることが望ましい。温度の範囲は、例えば３０℃～１００℃であることが望ましい。
　そこで本実施形態の光ファイバの製造装置１Ａは、光ファイバ裸線３の温度を調整する温度調整部１３と、光ファイバ裸線３の温度を測定する温度測定部１４と、温度調整部１３を制御する制御部１５Ａと、を備えている。温度調整部１３および温度測定部１４は、非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃとコーティング部３０との間に配置されている。
　温度調整部１３としては、光ファイバ裸線３を冷却する冷却筒、光ファイバ裸線３を加熱するヒータ、あるいはこれら冷却筒およびヒータなどを組み合わせた温度調整装置を用いることができる。冷却筒は、水冷した筒の空洞部にガスを導入し、その空洞部に光ファイバ裸線３を通過させることで、この光ファイバ裸線３を冷却する。空洞部に導入するガスとしては、ヘリウム、窒素、二酸化炭素、もしくはこれらの混合ガスが挙げられる。例えば、ヘリウムおよび窒素の混合ガスを空洞部に導入する場合、ヘリウムと窒素との熱伝導率は異なるため、これらの混合比を変えることで、冷却筒を出た光ファイバ裸線３の温度を調整することが可能である。ここで、ガスの混合比を変える制御は、例えば冷却筒の温度を変える制御よりも、極めて短時間で行うことが可能であり、応答性がよい。すなわち、ガスの混合比を変えることで光ファイバ裸線３の温度を調整する方式では、温度測定部１４による温度測定結果を、温度調整部１３の制御へと素早く反映させることができる。
　なお、温度調整部１３としては、冷却機能若しくは加熱機能を有する温度調整装置であれば、冷却筒若しくはヒータ以外の装置を用いてもよい。温度調整部１３としてどのような装置を用いるかについては、コーティング部３０の上流側に配置される非接触式方向変換器の数量、これらのガスの流量、徐冷炉１１若しくは冷却器１２の有無などを考慮して定めるとよい。例えば光ファイバ裸線３の温度が所望の温度より高くなる傾向があれば、温度調整部１３として冷却筒などの冷却装置を用い、その逆の傾向があれば、温度調整部１３としてヒータなどの加熱装置を用いるとよい。
　温度測定部１４は、非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃの下流側かつコーティング部３０の上流側に位置している。本実施形態では、温度測定部１４は、温度調整部１３の下流側に位置しており、温度調整部１３を通過後の光ファイバ裸線３の温度を測定する。温度測定部１４としては、赤外線センサを用いた非接触式温度測定器などを用いることができる。温度測定部１４は、制御部１５Ａに有線通信または無線通信によって接続されており、光ファイバ裸線３の温度の測定結果を制御部１５Ａに入力する。
　制御部１５Ａは、ＰＣなどであり、温度測定部１４による光ファイバ裸線３の温度の測定結果に基づいて、温度調整部１３を制御する。制御部１５Ａは、ＰＩＤ制御によって温度調整部１３を制御することが望ましい。制御部１５Ａは、不図示のメモリ（ＲＯＭなど）を備えており、このメモリには光ファイバ裸線３の目標温度ｔが記憶されている。目標温度ｔは、被覆層となる樹脂材料が光ファイバ裸線３に適切に塗布される温度であり、予め設定されている。
　図２は、制御部１５Ａによる制御フローの例を説明する図である。図２に示すように、温度測定部１４は、温度調整部１３を通過後の光ファイバ裸線３の実温度ｔｍを測定し、これを制御部１５Ａに入力する。制御部１５Ａは、実温度ｔｍと目標温度ｔとを比較し、これらの大小関係に応じた制御信号Ｑ１を温度調整部１３に出力する。
　例えばｔｍ＞ｔである場合、光ファイバ裸線３の温度をより低下させるように温度調整部１３を動作させる信号が、制御信号Ｑ１として出力される。温度調整部１３が冷却筒である場合、この制御信号Ｑ１を受け取った温度調整部１３は、冷却筒の空洞内に導入されるガスの熱伝導率が大きくなるように、ガスの混合比を変更する。
　逆に、ｔｍ＜ｔである場合には、光ファイバ裸線３の温度をより上昇させるように温度調整部１３を動作させる信号が、制御信号Ｑ１として出力される。温度調整部１３が冷却筒である場合、この制御信号Ｑ１を受け取った温度調整部１３は、冷却筒の空洞内に導入されるガスの熱伝導率が小さくなるように、ガスの混合比を変更する。
　また、温度調整部１３がヒータなどである場合には、制御信号Ｑ１に応じて、ヒータに通電する電流値などが変更される。
　このようにして、温度調整部１３は、温度測定部１４による光ファイバ裸線３の温度の測定結果に基づいて、実温度ｔｍが目標温度ｔに近づくように、コーティング部３０に進入する光ファイバ裸線３の温度を調整する。
　次に、上記のように構成された光ファイバの製造装置１Ａを用いた光ファイバの製造方法について説明する。
　まず、紡糸部１０において、光ファイバ母材を溶融紡糸して光ファイバ裸線３を形成する（紡糸工程）。
　前記紡糸工程の後、光ファイバの伝送損失を小さく抑えるために徐冷炉１１において光ファイバ裸線３を徐々に冷却した上で、冷却器１２によって、所定の温度まで光ファイバ裸線３を冷却する（第１冷却工程）。
　前記第１冷却工程の後、非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃによって、光ファイバ裸線３の進行方向を変換しつつ、光ファイバ裸線３を冷却する（第２冷却工程）。このように、本実施形態の冷却工程は、第１冷却工程および第２冷却工程を含む。非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃを通過した光ファイバ裸線３の温度は、上述の通りばらつく。
　前記第２冷却工程の後、非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃの下流側かつコーティング部３０の上流側に配置された温度調整部１３において、光ファイバ裸線３の温度を、調整する（温度調整工程）。このとき、制御部１５Ａは、温度測定部１４が測定した光ファイバ裸線３の実温度ｔｍが目標温度ｔに近づくように、温度調整部１３を制御する。
　前記温度調整工程の後、コーティング部３０において、光ファイバ裸線３の外周に樹脂前駆体を含む未硬化被覆層を設けて、光ファイバ素線とする（コーティング工程）。
　前記コーティング工程の後、硬化部４０において、未硬化被覆層を硬化させる（硬化工程）。
　前記硬化工程の後、被覆径測定部５０において、光ファイバ素線の外径を測定する。
　そして、方向変換器２０Ｄによって光ファイバ素線の進行方向を略水平方向に変換させ、引き取り部７０によって光ファイバ素線を引き取りながら、巻き取り部９０によってこの光ファイバ素線を巻き取る。
（第２実施形態）
　次に、本発明に係る第２実施形態について説明するが、第１実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
　本実施形態では、被覆径測定部５０の測定結果に基づいて、温度調整部１３を制御する点が第１実施形態と異なる。
　図３に示すように、本実施形態の光ファイバの製造装置１Ｂは、有線通信若しくは無線通信によって温度調整部１３および被覆径測定部５０に接続された制御部１５Ｂを備えている。制御部１５Ｂのメモリには、光ファイバ素線の目標被覆径ｄｃが記憶されている。
　なお、図３の例では、温度調整部１３の下流側に温度測定部が設けられていないが、第１実施形態と同様に温度測定部を設けてもよい。
　図４は、制御部１５Ｂによる制御フローの例を説明する図である。図４に示すように、被覆径測定部５０は、硬化部４０を通過後の光ファイバ素線の実被覆径ｄｃｍを測定し、これを制御部１５Ｂに入力する。制御部１５Ｂは、実被覆径ｄｃｍと目標被覆径ｄｃとを比較し、これらの大小関係に応じた制御信号Ｑ２を温度調整部１３に出力する。
　先述の通り、コーティング部３０に進入する光ファイバ裸線３の温度が高い場合、未硬化被覆層としての樹脂材料が光ファイバ裸線３に塗布されにくくなるため、被覆径が小さくなる。逆に、コーティング部３０に進入する光ファイバ裸線３の温度が低い場合には、被覆径が大きくなる。
　そこで、例えばｄｃｍ＞ｄｃである場合には、光ファイバ裸線３の温度をより上昇させるように温度調整部１３を動作させる信号が、制御信号Ｑ２として出力される。逆に、ｄｃｍ＜ｄｃである場合には、光ファイバ裸線３の温度をより低下させるように温度調整部１３を動作させる信号が、制御信号Ｑ２として出力される。これら制御信号Ｑ２に応じて、温度調整部１３は、冷却筒に導入するガスの混合比などを変更する。
　このようにして、温度調整部１３は、被覆径測定部５０による未硬化被覆層が硬化してなる被覆層の外径の測定結果に基づいて、実被覆径ｄｃｍが目標被覆径ｄｃに近づくように、コーティング部３０に進入する光ファイバ裸線３の温度を調整する。
（第３実施形態）
　次に、本発明に係る第３実施形態について説明するが、第１実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
　本実施形態では、線引き速度および非接触式方向変換器のガス流量が、コーティング部３０に進入する光ファイバ裸線３の温度に影響を与えることに着目し、線引き速度および前記ガス流量に基づいて温度調整部１３を制御する点が、第１実施形態と異なる。
　図５に示すように、本実施形態の光ファイバの製造装置１Ｃは、紡糸部１０と、裸線径測定部１６と、冷却器１２と、非接触式方向変換器２０Ａ～２０Ｃと、位置検出部１８と、温度調整部１３と、コーティング部３０と、硬化部４０と、被覆径測定部５０と、方向変換器２０Ｄと、引き取り部７０と、巻き取り部９０と、を備えており、各部が上からこの順に配置されている。
　さらに、光ファイバの製造装置１Ｃは、非接触式方向変換器２０Ｃのガス流量を調整するガス流量調整部１７と、制御部１５Ｃと、を備えている。制御部１５Ｃのメモリには、光ファイバ裸線３の目標裸線外径ｄｆと、非接触式方向変換器２０Ｃを通過した光ファイバ裸線３の目標位置Ｐが記憶されている。目標裸線外径ｄｆと目標位置Ｐとについては、後述する。制御部１５Ｃは、裸線径測定部１６、ガス流量調整部１７、位置検出部１８、温度調整部１３、および引き取り部７０に、有線通信または無線通信によって接続されている。
　なお、本実施形態の引き取り部７０は、線引き速度Ｖを検出し、これを制御部１５Ｃに入力するように構成されている。
　図６は、制御部１５Ｃによる制御フローの例を説明する図である。図６に示すように、裸線径測定部１６は、紡糸部１０から引き出された光ファイバ裸線３の外径（以下、実裸線外径ｄｆｍという）を測定し、これを制御部１５Ｃに入力する。制御部１５Ｃは、実裸線外径ｄｆｍと光ファイバ裸線３の目標裸線外径ｄｆとを比較し、この比較結果に基づいて、線引き速度設定値Ｖｓを引き取り部７０に出力する。例えば実裸線外径ｄｆｍが目標裸線外径ｄｆより大きい場合には、線引き速度Ｖを増加させるように線引き速度設定値Ｖｓが設定される。また、実裸線外径ｄｆｍが目標裸線外径ｄｆより小さい場合には、線引き速度Ｖを減少させるように線引き速度設定値Ｖｓが設定される。このようにして、制御部１５Ｃは、実裸線外径ｄｆｍが目標裸線外径ｄｆに近づくように、引き取り部７０による線引き速度Ｖを調整する。
　一方、位置検出部１８は、非接触式方向変換器２０Ｃを通過した光ファイバ裸線３の位置（以下、裸線位置Ｐｍという）を検出し、これを制御部１５Ｃに入力する。制御部１５Ｃは、裸線位置Ｐｍと目標位置Ｐとを比較し、この比較結果に基づいて、ガス流量設定値Ｇｓをガス流量調整部１７に出力する。例えば裸線位置Ｐｍが目標位置Ｐよりも非接触式方向変換器２０Ｃのガイド溝の底面に近い場合には、ガス流量Ｇを増加させるようにガス流量設定値Ｇｓが設定される。また、裸線位置Ｐｍが目標位置Ｐよりも前記底面から遠い場合には、ガス流量Ｇを減少させるようにガス流量設定値Ｇｓが設定される。このようにして、制御部１５Ｃは、裸線位置Ｐｍが目標位置Ｐに近づくように、非接触式方向変換器２０Ｃのガス流量Ｇを調整する。
　ここで、コーティング部３０に進入する光ファイバ裸線３の温度は、線引き速度Ｖおよびガス流量Ｇによって変化する。例えば線引き速度Ｖが大きく、ガス流量Ｇが小さいほど、光ファイバ裸線３の温度が高くなる傾向がある。そこで制御部１５Ｃのメモリには、線引き速度Ｖ、ガス流量Ｇ、および光ファイバ裸線３の温度の相関関係が予め記憶されている。この相関関係は、例えば線引き速度Ｖを一定にしたままガス流量Ｇを変化させたり、ガス流量Ｇを一定にしたまま線引き速度Ｖを変化させたりしたときの、光ファイバ裸線３の温度変化を測定することで得られる。図６に示すように、制御部１５Ｃは、前記相関関係を参照し、線引き速度Ｖおよびガス流量Ｇに基づいて、光ファイバ裸線３の温度を所定の温度に近づけるように設定された制御信号Ｑ３を、温度調整部１３に出力する。
　以下、具体的な実施例を用いて、上記実施形態を説明する。なお、以下の実施例は本発明を限定するものではない。
（実施例）
　本実施例では、図７に示す光ファイバの製造装置１Ｄを用いて光ファイバを製造した。
　光ファイバの製造装置１Ｄの基本的な構成は、第２実施形態の光ファイバの製造装置１Ｂの構成と同様である。ただし、紡糸部１０と非接触式方向変換器２０Ａとの間には徐冷炉１１および冷却器１２は設けられておらず、非接触式方向変換器２０Ａおよび２０Ｂの間には非接触式方向変換器２０Ｅが設けられている。また、非接触式方向変換器２０Ｃと温度調整部１３との間には温度測定部１４Ａが設けられ、温度調整部１３とコーティング部３０との間には温度測定部１４Ｂが設けられている。
　なお、光ファイバの製造装置１Ｄにおける非接触式方向変換器２０Ａ、２０Ｅ、２０Ｂ、２０Ｃはそれぞれ、光ファイバ裸線３の進行方向を１８０°、１８０°、９０°、９０°の順に変換する。
　本実施例では、温度調整部１３として、前述の冷却筒を用いた。冷却筒の空洞内に導入するガスとして、ヘリウムおよび窒素の混合気体を用いた。光ファイバ裸線３の目標外径（目標裸線外径ｄｆ）を１２５μｍ、光ファイバ素線の目標外径（目標被覆径ｄｃ）を２５０μｍとした。被覆層として、紫外線硬化型樹脂（ウレタンアクリレート）を採用した。制御部１５Ｂに、図４に示すような制御を実行させ、被覆径測定部５０による実被覆径ｄｃｍの測定結果が、目標被覆径ｄｃである２５０μｍに近づくように、温度調整部１３を制御させた。
　より詳しくは、ｄｃｍ＞ｄｃの場合には、温度調整部１３に導入される混合ガスのうち、ヘリウムの混合比を減少させる制御信号Ｑ２を、制御部１５Ｂが出力する。ヘリウムは窒素よりも熱伝導率が大きいため、ヘリウムの混合比を減少させることで冷却筒の冷却性能が低下し、コーティング部３０に進入する光ファイバ裸線３の温度が上昇する。これにより、コーティング部３０において光ファイバ裸線３に塗布される樹脂材料の量が減少し、被覆径を減少させることができる。
　逆に、ｄｃｍ＜ｄｃの場合には、温度調整部１３に導入される混合ガスのうち、ヘリウムの混合比を上昇させる制御信号Ｑ２を制御部１５Ｂが出力することで、被覆径を増大させることができる。
　上記のように構成された光ファイバの製造装置１Ｄにおいて、線引き速度を、２８～５０ｍ／ｓｅｃの範囲で変化させた。なお、上記の通り、線引き速度によってコーティング部３０に進入する光ファイバ裸線３の温度が変化するため、コーティング部３０として設置されるダイスの出口径を適宜変更している。
　この結果、温度測定部１４Ａで測定された光ファイバ裸線３の温度は、線引き速度が２８ｍ／ｓｅｃで１０３℃、３３ｍ／ｓｅｃで１４３℃、４４ｍ／ｓｅｃで２２９℃、５０ｍ／ｓｅｃで２７１℃であった。
　これに対し、温度測定部１４Ｂで測定された光ファイバ裸線３の温度は、線引き速度が２８ｍ／ｓｅｃで３０℃、３３ｍ／ｓｅｃで３７℃、４４ｍ／ｓｅｃで５６℃、５０ｍ／ｓｅｃで６８℃となった。
　このように、温度調整部１３を通過前の光ファイバ裸線３の温度が１０３℃～２７１℃であったのに対し、温度調整部１３を通過後の光ファイバ裸線３の温度は３０℃～６８℃となった。
　被覆層が硬化した後の被覆層の外径は２５０μｍで安定しており、コーティングの不良や硬化不良などは見られなかった。このことから、コーティング部３０に進入する光ファイバ裸線３の温度として、少なくとも３０℃～６８℃の範囲内は適切であることが判る。
　また、線引き速度を±１ｍ／ｓｅｃの範囲で変動させても、被覆層の外径の変動は±１μｍ以内となり、コーティングの安定性が良好であることが確認された。
（比較例１）
　比較例１として、実施例と同様の光ファイバの製造装置１Ｄを用いて、制御部１５Ｂによる温度調整部１３の制御を行なわずに光ファイバ素線を製造した。この結果、線引き速度を±１ｍ／ｓｅｃの範囲で変動させると、被覆層の外径が±５μｍ程度変動した。
　比較例１と実施例との対比から、実施例における制御部１５Ｂの温度調整部１３への制御が適切であり、被覆層の外径を安定させる効果が得られていることが判る。
（比較例２）
　比較例２として、実施例における光ファイバの製造装置１Ｄの構成から、温度調整部１３を除いた装置によって、光ファイバ素線を製造した。すなわち、非接触式方向変換器２０Ｃを通過した光ファイバ裸線３が、温度調整工程を経ることなく、コーティング部３０に進入する構成である。この構成で線引き速度を３２ｍ／ｓｅｃとすると、コーティング部３０に進入する光ファイバ裸線３の温度は１００℃となり、線引き速度を３５ｍ／ｓｅｃとすると、同温度は１１６℃となった。
　この結果、線引き速度が３２ｍ／ｓｅｃ未満の範囲ではコーティング不良などがみられなかったものの、線引き速度が３２ｍ／ｓｅｃでは、線引き速度が安定しているにも関わらず、被覆層の外径が±５μｍ程度変動した。また、線引き速度が３５ｍ／ｓｅｃでは、光ファイバ裸線３に被覆層となる樹脂材料がコーティングされなかった。これは、光ファイバ裸線３の温度が１００℃の場合に、適切に樹脂材料が塗布される温度の上限に近く、同温度が１１６℃の場合に、この上限を超えてしまったためであると考えられる。
　以上のことから、温度調整部１３とコーティング部３０との間における光ファイバ裸線３の温度、すなわちコーティング部３０に進入する光ファイバ裸線３の温度は、１００℃以下となるように管理されることが望ましい。
（比較例３）
　比較例３は、比較例１と同様の構成の光ファイバの製造装置１Ｄを用いて、線引き速度を１０ｍ／ｓｅｃとした。すなわち、線引き速度を低速にしつつ、光ファイバ裸線３を温度調整部１３の冷却筒によって冷却してから、コーティング部３０に進入させる構成である。この構成では、コーティング部３０に進入する光ファイバ裸線３の温度が２０℃となった。
　この結果、光ファイバ裸線３に被覆層は形成されたものの、硬化後の被覆層と光ファイバ裸線３との密着性が弱く、この光ファイバ素線を指で軽くしごく程度で、被覆層が光ファイバ裸線３から剥離されてしまった。これは、コーティング部３０に進入する光ファイバ裸線３の温度が低すぎるために生じる現象である。
　一方、実施例１では、コーティング部３０に進入する光ファイバ裸線３の温度が３０℃（線引き速度２８ｍ／ｓｅｃ）の場合に、被覆層が正常に形成されることが確認されている。従って、温度調整部１３とコーティング部３０との間における光ファイバ裸線３の温度、すなわちコーティング部３０に進入する光ファイバ裸線３の温度は、３０℃以上となるように管理されることが望ましい。
　以上説明したように、光ファイバの製造装置１Ａ～１Ｄを用いた光ファイバの製造方法によれば、非接触式方向変換器２０Ｃの下流側かつコーティング部３０の上流側に配置された温度調整部１３において、光ファイバ裸線３の温度を調整する温度調整工程を有している。これにより、非接触式方向変換器を用いた場合でも、コーティング部３０に進入する光ファイバ裸線３の温度がばらつくのを抑えて、光ファイバ裸線３の外周に所望の状態の被覆層を形成することができる。
　また、第１実施形態の構成では、非接触式方向変換器２０Ｃの下流側かつコーティング部３０の上流側に配置された温度測定部１４による光ファイバ裸線３の温度の測定結果に基づいて、温度調整部１３が光ファイバ裸線３の温度を調整する。この場合には、コーティング部３０に進入する光ファイバ裸線３の温度をより高精度に調整することができる。
　また、第２実施形態の構成では、硬化部４０の下流側に配置された被覆径測定部５０による被覆層の外径の測定結果に基づいて、温度調整部１３が光ファイバ裸線３の温度を調整する。この場合には、被覆層の外径が変動するのを、より直接的に抑えることが可能となる。
　また、第３実施形態の構成では、前記相関関係を参照し、線引き速度Ｖおよびガス流量Ｇに基づいて温度調整部１３を制御することで、これら線引き速度Ｖおよびガス流量Ｇに応じた最適な温度設定値を定めることができる。
　また、実施例の構成では、温度調整部１３とコーティング部３０との間における光ファイバ裸線３の温度、すなわちコーティング部３０に進入する光ファイバ裸線３の温度を、３０℃以上１００℃以下の範囲内とした。この場合には、硬化後の被覆層と光ファイバ裸線３との密着性が不充分となったり、被覆層となる樹脂材料が光ファイバ裸線３に適切に塗布されなかったりするのを抑えることができる。
　なお、温度調整部１３を制御する際の各種ばらつきを吸収するために、上記温度範囲には、１０℃程度の余裕を持たせるとよい。この場合、コーティング部３０に進入する光ファイバ裸線３の温度を、４０℃以上９０℃以下の範囲内にするとよい。
　また、温度調整部１３は、光ファイバ裸線３を冷却する機能若しくは加熱する機能を有してもよい。光ファイバ裸線３の温度が所望の温度より高くなる傾向があれば、温度調整部１３として冷却装置を用い、その逆の傾向があれば、温度調整部１３として加熱装置を用いる。これにより、光ファイバ裸線３の温度を上記範囲内にすることができる。
　また、冷却および加熱機能を有する温度調整装置を温度調整部１３に用いた場合、どちらの傾向にも対応することが可能になり、より高精度に光ファイバ裸線３の温度を調整することができる。
　なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
　例えば、前記第１実施形態の温度測定部１４は、温度調整部１３とコーティング部３０との間に配置されていたが、温度測定部１４は非接触式方向変換器２０Ｃの下流側かつコーティング部３０の上流側の任意の位置に配置することができる。例えば、非接触式方向変換器２０Ｃと温度調整部１３との間に、温度測定部１４を配置してもよい。
　その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。
　１Ａ～１Ｄ…光ファイバの製造装置　３…光ファイバ裸線　１０…紡糸部　１３…温度調整部　１４…温度測定部　１５Ａ～１５Ｃ…制御部　２０Ａ～２０Ｃ、２０Ｅ…非接触式方向変換器　３０…コーティング部　４０…硬化部　５０…被覆径測定部　７０…引き取り部　９０…巻き取り部

Claims (6)

  1. 　光ファイバ母材を溶融紡糸して光ファイバ裸線を形成する紡糸工程と、
    　少なくとも１つの非接触式方向変換器によって前記光ファイバ裸線を冷却する冷却工程と、
    　前記非接触式方向変換器の下流側かつコーティング部の上流側に配置された温度調整部において、前記光ファイバ裸線の温度を調整する温度調整工程と、
    　前記コーティング部において、前記光ファイバ裸線の外周に樹脂前駆体を含む未硬化被覆層を設けるコーティング工程と、
    　硬化部において前記未硬化被覆層を硬化させる硬化工程と、
    　を有する光ファイバの製造方法。
  2. 　前記温度調整部は、前記非接触式方向変換器の下流側かつ前記コーティング部の上流側に配置された温度測定部による前記光ファイバ裸線の温度の測定結果に基づいて、前記光ファイバ裸線の温度を調整する、
    　請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
  3. 　前記温度調整部は、前記硬化部の下流側に配置された被覆径測定部による被覆層の外径の測定結果に基づいて、前記光ファイバ裸線の温度を調整する、請求項１または２に記載の光ファイバの製造方法。
  4. 　前記温度調整部と前記コーティング部との間における前記光ファイバ裸線の温度が３０℃以上１００℃以下の範囲内である、請求項１から３のいずれか１項に記載の光ファイバの製造方法。
  5. 　前記温度調整部は、前記光ファイバ裸線を冷却する機能を有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の光ファイバの製造方法。
  6. 　前記温度調整部は、前記光ファイバ裸線を加熱する機能を有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の光ファイバの製造方法。
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