JP2012027392A - 光ファイバテープ心線の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】線引き時に捻りを付与した光ファイバ心線をテープ化するに際して、ＰＭＤ値を低減することができる光ファイバテープ心線の製造方法および製造装置を提供する。
【解決手段】複数の光ファイバ心線１０を平行に並べて一括被覆２０ａによりテープ化する光ファイバテープ心線２０に係る。光ファイバ心線１０として、線引き時の揺動により捻りが付与されガラスファイバを保護する樹脂被覆が偏肉しているものを用い、光ファイバ心線を一括被覆成型手段１８によりテープ化する前に、光ファイバ心線１０の転動を抑制することなく案内する捻り非抑制ローラ１６上をそれぞれ走行させて集線することで、光ファイバ心線１０に捻りを付与する。また、光ファイバ心線１０の無偏肉率が７０％以上１００％未満であり、捻り非抑制ローラ１６に、ローラ外径が軸方向で均一な平溝ローラを用いることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、光信号の伝送に用いられる複数の光ファイバ心線を平行に並べて一括被覆により一体化する光ファイバテープ心線の製造方法および製造装置に関する。

光ファイバは、線引きされたガラスファイバの外周に樹脂による被覆を施した後、一旦ボビンに巻き取られる。この後、例えば、光ファイバの樹脂被覆の欠陥検出（コブ検出）、スクリーニング、着色、小ボビンに小分け、などで巻き替えを行うことがある。さらに、この後、例えば、複数の光ファイバ心線を平行に並べて一括被覆によりテープ化される。なお、以下の説明において、光ファイバ心線とは、線引きされた直後のガラスファイバに保護被覆を施した状態の光ファイバ（光ファイバ素線ということもある）を含めて、ガラスファイバの外周を１層以上の樹脂被覆が施された形態のもの指すものとする。

光ファイバの製造において、ガラスファイバコアの非対称性により、コア内に複屈折が生じる。この複屈折は、偏波モード分散（ＰＭＤ）を生じ、このＰＭＤ値が大きくなると光信号波形が劣化する。このＰＭＤ値を低くするために、例えば、特許文献１に開示されるように、光ファイバの線引き時、軟化状態にあるガラスファイバに揺動ローラ等を用いて交互に捻りを入れることが知られている。この場合の捻りは、ガラスファイバの加熱溶融部分に永久変形する形態で入れられる。

図６は、特許文献１に開示された捻り付与方法の概略を説明する図で、図６（Ａ）に示すように、線引き炉２内にセットされた光ファイバ母材１は、加熱・軟化されて、ガラスファイバ３が線引きされる。線引きされたガラスファイバ３は、外径測定器４等により外径測定が行われ、線引き制御部５にフィードバックされて所定の外径（通常１２５μｍ）になるように、ヒータの加熱温度や線引き速度が制御される。線引きされたガラスファイバ３には、第１および第２の樹脂コーティングダイス６ａ，６ｂにより、樹脂がコーティングされ、第１および第２の紫外線照射装置７ａ，７ｂにより硬化される。樹脂で被覆された被覆ファイバ３′は、この後、棒状の一対のガイドローラ８ａ、揺動ガイドローラ９、固定ガイドローラ８ｂ，８ｃ等を経てボビン８ｄに巻き取られる。

ガラスファイバ３に捻りを入れる揺動ガイドローラ９は、図６（Ｂ）に示すように、その回転軸ｙが線引き方向軸ｚを中心にして±θだけ回動すると、この回動により被覆ファイバ３′に横方向の力が加わり、揺動ガイドローラ９の表面を被覆ファイバ３′が転動する。この転動により被覆ファイバ３′に捻りが付与される。揺動ガイドローラ９に＋θから−θまでの回動を繰り返し与えることにより、被覆ファイバ３′の長手方向に時計回りと反時計回りの捻りを交互に付与することができる。

また、特許文献２には、複数の光ファイバ心線を平行に並べて一括被覆によりテープ化する場合、ＰＭＤ値を低減するために、集線時にガイドローラを用いて一括被覆される前の光ファイバ心線に捻りを加えることが開示されている。この場合、テープ心線が捻れるのを避けるために、光ファイバ心線のそれぞれに交互に反転するＳＺ状の捻りを与えつつ一括被覆するようにしている。

特開平９−２４３８３３号公報 特開２００５−１７９６６号公報

光ファイバのＰＭＤを低減するために、線引きされボビンに巻き取られた光ファイバ心線に対し、交互方向の捻り（捻回）を付与して巻き替えることがある。この場合の光ファイバへの捻りは、線引き時に溶融状態のガラスファイバに加える捻りと異なり、永久変形させるものではないので、前記の巻き替え時に捻りが付与された光ファイバ心線をテープ化するような場合、光ファイバ心線が一括被覆により一体化される前のパスライン走行中に、捻りが解放されてしまう恐れがある。

そこで、特許文献２に開示のように、光ファイバ心線を一括被覆で一体化する前の、集線時点で光ファイバ心線に捻り付与をすることは効果的である。また、この場合、光ファイバ心線を交互方向（ＳＺ状）に捻回させることで、テープ心線自体が捻れてしまうのを防ぐことができる。しかしながら、テープ心線製造装置に揺動装置を新たに設ける必要があり、装置コストが増加してしまう。

一方、図６の線引き時に捻りが付与されたファイバは、ガラスファイバの外周に付与される樹脂被覆に、大なり小なり偏肉が生じていることが多い。この樹脂被覆の偏肉状態は、図５（Ａ）に示すように、光ファイバ心線１０のガラスファイバ１１と樹脂被覆１２の中心がずれることにより生じる。この偏肉状態は、所定の範囲内となるように制御されるが、中心を正確に合わせることは不可能であるため、ある程度の偏肉は許容される。この場合、線引き時の捻り付与の際の揺動により、光ファイバ心線１０は、図５（Ｂ）に示すように、直線状の樹脂被覆１２内をガラスファイバ１１が螺旋状に蛇行するか、または、図５（Ｃ）に示すように直線状のガラスファイバ１１の外周を樹脂被覆１２が螺旋状に蛇行する形態となっている。

このように、図５に示すような偏肉の生じている光ファイバ心線を、互いに密接して並べてテープ化するに際し、テープ一括被覆用ダイス直前のローラ形状を色々変えてみた結果、ローラ形状によりテープ化したファイバのＰＭＤの値が変化（良化）することを見出した。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、線引き時に捻りを付与した光ファイバ心線をテープ化するに際して、簡単なやり方でＰＭＤ値を低減することができる光ファイバテープ心線の製造方法および製造装置を提供する。

本発明による光ファイバテープ心線の製造方法および製造装置は、複数の光ファイバ心線を平行に並べて一括被覆によりテープ化する光ファイバテープ心線に係る。前記の光ファイバ心線として、線引き時の揺動により捻りが付与されガラスファイバを保護する樹脂被覆が偏肉しているものを用い、光ファイバ心線を一括被覆成型手段によりテープ化する前に、光ファイバ心線の転動を抑制することなく案内する捻り非抑制ローラ上をそれぞれ走行させて集線することで、光ファイバ心線に捻りを付与することを特徴とする。
また、前記の光ファイバ心線の無偏肉率が７０％以上１００％未満であり、捻り非抑制ローラに、ローラ外径が軸方向で均一な平溝ローラを用いることが好ましい。

本発明によれば、線引き時の揺動により捻りが付与され偏肉している光ファイバ心線を一括被覆してテープ化するに際して、平溝等の捻り非抑制ローラを用いて集線するだけの簡便な方法で、ファイバに捻りを加えることができ、ＰＭＤ値を低減することができる。

本発明の概略を説明する図である。 本発明に用いる捻り非抑制ローラの作用を説明する図である。 光ファイバ心線の無偏肉率と捻れ量の関係を説明する図である。 光ファイバ心線のＰＭＤ値と捻り非抑制ローラの関係を説明する図である。 本発明における偏肉の状態を説明する図である。 線引工程において捻りを加える技術の一例を説明する図である。

図により本発明の実施の形態を説明する。図中、１０は光ファイバ心線、１１はガラスファイバ、１２は樹脂被覆、１３はサプライボビン、１４は巻取りボビン、１５は集線部、１６は集線ローラ（捻り非抑制ローラ）、１７は集線ガイド、１８は一括被覆成型装置、１９は紫外線硬化装置、２０は光ファイバテープ心線、２０ａは一括被覆、２１ａ、２１ｂは捻り非抑制ローラ、２１ｃは捻り抑制ローラ、２２ａは平溝ローラ面、２２ｂはＵ溝ローラ面、２２ｃはＶ溝ローラ面を示す。

図１は、本発明における光ファイバ心線１０をテープ化して光ファイバテープ心線２０とする製造ラインの一例を示したものである。テープ化する複数の光ファイバ心線１０は、サプライボビン１３からそれぞれ繰り出され、集線部１５の集線ローラ１６および集線ガイド１７により平行一列に並べられて、一括被覆成型装置１８に引き込まれる。複数の光ファイバ心線１０は、一括被覆成型装置１８で紫外線硬化樹脂等による一括被覆２０ａで一体化され、紫外線硬化装置１９により直ちに被覆樹脂が硬化されてテープ状にされる。この後、テープ化された光ファイバテープ心線２０は、巻取りボビン１４で巻き取られて保管あるいは出荷される。

本発明においては、上記の光ファイバ心線１０として、図６で説明したようなガラスファイバに永久変形する形で捻りを付与したファイバが用いられる。このファイバは、図５で説明したように偏肉を生じ、その偏肉状態はファイバ長手方向に螺旋状に変化している。また、ガラスファイバへの捻りは、交互に反転させて付与されているので、その偏肉の螺旋方向も、所定のサイクルで交互に反転している。

集線部１５では、それぞれのサプライボビン１３から繰り出された光ファイバ心線１０を、所定の配列で平行一列に並べるために、集線ローラ１６で案内し、集線ガイド１７で整列される。本発明においては、集線ローラ１６に、後述する捻り非抑制ローラが用いられ、これにより光ファイバ心線１０に捻りが加えられる。この捻りが解放されないうちに、複数の光ファイバ心線は、集線ガイド１７で一列に並べられ、直ちに一括被覆成型装置１８により一括被覆が施されて、紫外線硬化装置１９で硬化される。この結果、集線ローラ１６で付与された捻りは、解放されることなく一括被覆２０ａ内で保持される。

図２は、集線ローラの例を示し、図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、本発明で用いる捻り非抑制ローラの例、図２（Ｃ）は比較例として示す捻り抑制ローラの例である。
捻り非抑制ローラとは、光ファイバ心線がローラ面に接して走行するとき、ローラ面上を自由に転動あるいは滑って、光ファイバ心線の回転を抑制しないローラ面を有するものとする。

その一例として、図２（Ａ）に示すように、ローラ径が均一でローラ面の軸方向曲率がゼロであり、光ファイバ心線１０が転動しても鍔部分にあたらない程度の幅をもつ平溝ローラ面２２ａを有するローラ２１ａを、捻り非抑制ローラとして用いることができる。また、図２（Ｂ）に示すように、ローラ面の軸方向中央部が光ファイバ心線より曲率の小さい円弧でＵ字状の断面で形成され、光ファイバ心線が自由に転動可能なＵ溝ローラ面２２ｂを有するローラ２１ｂも、捻り非抑制ローラとすることができる。
なお、図２（Ｃ）に示すように、例えば、ローラ面の断面形状がＶ字状で、光ファイバ心線が２箇所以上でローラ面と接触するＶ溝ローラ面２２ｃを有し、光ファイバ心線の自由な転動が抑止されるローラ２１ｃは、捻り抑止ローラとされる。

上述した捻り非抑制ローラ２１ａ，２１ｂ上を光ファイバ心線１０が、所定の張力で集線ローラのローラ面に接して走行するとき、ガラスファイバ１１は樹脂被覆１２より剛性があるため、主としてガラスファイバ１１に張力がかかる。このため、光ファイバ心線１０に偏肉が生じていると、ガラスファイバ１１は、最短距離でローラ面上を走行しようとする。

このため、図２（Ａ）に示すように、平溝ローラ面２２ａを有する捻り非抑制ローラ２１ａ上を、偏肉した光ファイバ心線１０が走行し、そのガラスファイバ１１が平溝ローラ面２２ａから離れた上方位置にあるとする。このとき、ガラスファイバ１１には、樹脂被覆１２より強い張力がかかっているため、ガラスファイバ１１は平溝ローラ面２２ａ上を最短距離で走行しようとする作用が働き、ガラスファイバ１１は平溝ローラ面２２ａに近づこうとして、矢印ｂで示すように点線の最下端位置に移動する。この結果、光ファイバ心線１０は、樹脂被覆１２が平溝ローラ面２２ａ上を転動するか、または滑るようにして回転し、矢印ａで示すように捻られる。

また、図２（Ｂ）に示すように、Ｕ溝ローラ面２２ｂを有する捻り非抑制ローラ２１ｂを用いた場合も、図２（Ａ）の例と同様に、ガラスファイバ１１にはＵ溝ローラ面２２ｂ上を最短距離で走行しようとする作用が働き、ガラスファイバ１１はＵ溝ローラ面２２ｂの谷部に近づこうとして、矢印ｂで示すように点線の最下端位置に移動する。この結果、光ファイバ心線１０は、樹脂被覆１２がＵ溝ローラ面２２ｂ上を転動するか、または滑るようにして回転し、矢印ａで示すように捻られる。

一方、図２（Ｃ）に示すように、Ｖ溝ローラ面２２ｃを有する捻り抑制ローラ２１ｃ上を、偏肉した光ファイバ心線１０が走行しても、捻りは生じないかまたは少ない。これは、ガラスファイバ１１がＶ溝ローラ面２２ａ上を最短距離で走行しようとする作用が働いても、樹脂被膜１２の外面がＶ溝ローラ面２２ｃの２面に接触して、光ファイバ心線がローラ面上を転動、または滑ることが抑制されるためである。したがって、このような光ファイバ心線の転動を抑制する捻り抑制ローラを、集線ローラとして用いる場合は、本発明の対象外となる。但し、集線ローラで発生するファイバの揺れを抑えてからダイスに入線させるため、捻り非抑制ローラを集線ローラに用いた後段のダイス直前に、補助的に捻れ抑制ローラなどを１〜複数個配置する場合はある。

上記のように、偏肉の生じている光ファイバ心線１０を捻り非抑制ローラ２１ａ，２１ｂ上を走行させることで、光ファイバ心線１０に線引き時に入れた捻りに加えて、さらに捻りを付加することができ、ＰＭＤ値を低減させることができる。

また、光ファイバ心線１０の線引き時の揺動は、通常、交互方向に付与されている。このため、図５（Ｂ）（Ｃ）に示す光ファイバ心線の螺旋状の偏肉は、交互方向（ＳＺ状）に生じている。したがって、光ファイバ心線１０が、捻り非抑制ローラ２１ａ，２１ｂ上を通ることにより付与される捻り方向も交互方向となる。また、係る光ファイバ心線を平行に並べてテープ化した際に、ファイバ長手方向で、複数の光ファイバ心線は、捻りの方向や位置等がランダム状態であるため、テープ心線の全体としては捻れは生じない。

図３は、光ファイバ心線の偏肉量と、捻り非抑制ローラを用いたときの光ファイバ心線の捻り量（回／ｍ）の関係を測定した結果を示す図である。なお、測定には、図２（Ｂ）に示したＵ溝ローラ面を有する捻り非抑制ローラを用いた。偏肉量を示すものとして、無偏肉率（％）を使用した。この無偏肉率は、図５（Ａ）に示すような偏肉状態が生じている場合、「（被覆の最小厚さｄ１／被覆の最大厚さｄ２）×１００％」で表した。

図３に示すように、無偏肉率が小さい（偏肉の度合いが大きい）ほど、捻り非抑制ローラ上を走行させることにより捻り量を大きくすることができる。しかし、本来、光ファイバ心線としては、偏肉は無い方が好ましく、無偏肉率が７０％未満では不良品とされ、また、樹脂被覆は７０％以上の無偏肉率となるように制御される。他方、無偏肉率が大きい（偏肉の度合いが小さい）場合は、捻り非抑制ローラによる捻り量が少なく、ＰＭＤ値を低減するという効果が少ない。したがって、無偏肉率としては、７０％以上１００％未満であればよいが、７０％以上８５％以下とするのが好ましい。

図４は、図２に示した平溝ローラ面２２ａ、Ｕ溝ローラ面２２ｂ、Ｖ溝ローラ面２２ｃのローラ形状と、それぞれのローラ形状によるＰＭＤ値の関係を測定した結果を示す図である。なお、この測定には、無偏肉率８５％の偏肉が生じている光ファイバ心線を用いた。この結果、Ｖ溝ローラ面をもつ捻り抑制ローラを用いたときは、ＰＭＤ値は０.１１（ｐｓ／√ｋｍ）であったが、Ｕ溝ローラ面をもつ捻り非抑制ローラを用いたときは、ＰＭＤ値は０.０５（ｐｓ／√ｋｍ）、平溝ローラ面をもつ捻り非抑制ローラを用いたときは、ＰＭＤ値は０.０３（ｐｓ／√ｋｍ）であった。すなわち、集線ローラの形状としては、平溝ローラ面をもつ捻り非抑制ローラの使用が最も好ましいと言える。

上述の結果より、線引き時に捻りが付与され偏肉が生じている光ファイバ心線をテープ化する場合、一括被覆成型装置で一体化する際の集線時に捻り非抑制ローラを用いて集線することにより、線引き時の捻り付与に加えて、さらに上記の偏肉を利用して捻りを付与することができ、新たな揺動装置を用いることなくＰＭＤをさらに低減することが期待できる。

１０…光ファイバ心線、１１…ガラスファイバ、１２…樹脂被覆、１３…サプライボビン、１４…巻取りボビン、１５…集線部、１６…集線ローラ（捻り非抑制ローラ）、１７…集線ガイド、１８…一括被覆成型装置、１９…紫外線硬化装置、２０…光ファイバテープ心線、２０ａ…一括被覆、２１ａ、２１ｂ…捻り非抑制ローラ、２１ｃ…捻リ抑制ローラ、２２ａ…平溝ローラ面、２２ｂ…Ｕ溝ローラ面、２２ｃ…Ｖ溝ローラ面。

Claims (4)

1. 複数の光ファイバ心線を平行に並べて一括被覆によりテープ化する光ファイバテープ心線の製造方法であって、
   前記光ファイバ心線に、線引き時の揺動により捻りが付与されガラスファイバを保護する樹脂被覆が偏肉しているものを用い、前記光ファイバ心線を一括被覆成型手段によりテープ化する前に、前記光ファイバ心線の転動を抑制することなく案内する捻り非抑制ローラ上をそれぞれ走行させて集線することで、前記光ファイバ心線に捻りを付与することを特徴とする光ファイバテープ心線の製造方法。
2. 前記光ファイバ心線の無偏肉率が７０％以上１００％未満であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバテープ心線の製造方法。
3. 前記捻り非抑制ローラに、ローラ外径が軸方向で均一な平溝ローラを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバテープ心線の製造方法。
4. 複数の光ファイバ心線を平行に並べて一括被覆によりテープ化する光ファイバテープ心線の製造装置であって、
   前記光ファイバ心線に、線引き時の揺動により捻りが付与されガラスファイバを保護する樹脂被覆が偏肉しているものを用い、前記光ファイバ心線をテープ化する一括被覆成型手段の前に、前記光ファイバ心線の転動を抑制することなく案内する捻り非抑制ローラを配し、前記光ファイバ心線を集線することで、前記光ファイバ心線のそれぞれに捻りを付与することを特徴とする光ファイバテープ心線の製造装置。

Images