技术领域
本发明涉及一种用于对光纤的行进进行引导的引导辊及光纤的制造方法。
背景技术：
由树脂包覆玻璃光纤而形成的光纤，在拉丝工序、拉丝工序后的着色工序或重新卷绕至其他线轴等的重新卷绕工序等中，由引导辊进行引导并输送。
当前，使由光纤母材拉丝而得到的光纤在引导辊的表面上转动，交替地施加顺时针的扭转和逆时针的扭转，为了与正圆形的同心圆形状的情况等效地抑制偏振色散，而使引导辊进行摆动。已知该摆动的引导辊由铝形成，导辊表面的材质为氨基甲酸酯类树脂、丙烯酸类树脂、铝、酚醛树脂(例如，参照专利文献1)。
另外，还已知：在与光纤接触的面上实施镀层或陶瓷层的加工，使表面状态满足算术平均粗糙度Ra≦0.5μm、最大高度Ry≦2.7μm、并且十点平均粗糙度Rz≦1.4μm的条件，使光纤的包覆材料表面不会产生凹凸和损伤(例如，参照专利文献2)。
专利文献1：日本特开平8-295528号公报
专利文献2：日本特开2005-35799号公报
技术实现要素：
作为光纤的引导辊，此前使用容易加工、廉价且重量轻的酚醛树脂材料(纸酚醛树脂)，但由于酚醛树脂材料很软，所以即使规定了表面粗糙度，也例如因附着或碰到断线后的光纤的玻璃片等，而在使用过程中使表面磨损或损伤。对于由表面有损伤的引导辊引导的光纤，有可能使其外皮的表面粗糙或损伤，另外，也可能产生构成光纤的玻璃光纤与外皮之间的边界面剥离的脱层现象。另外，在使用在光纤的行进过程中对光纤形状进行扫描的隆起(凹凸)检测器等检查装置的情况下，有时在该检查装置的前后配置引导辊而使光纤行进，但如果引导辊的表面磨损或损伤，则在引导辊之间使光纤产生线摆动，有可能无法良好地进行检查。
本发明的目的在于，提供一种引导辊及光纤的制造方法，该引导辊不会损伤光纤，可以长期良好地进行引导光纤。
可以解决上述课题的本发明的引导辊，对由树脂包覆玻璃光纤而形成的光纤的行进进行引导，
其特征在于，
所述引导辊与所述光纤接触的表面的维氏硬度大于或等于1000。
优选本发明的引导辊的主体部由金属材料形成，在所述引导辊的与所述光纤接触的表面上形成有含氧化铬的复合陶瓷覆膜。另外，优选所述复合陶瓷覆膜的厚度大于或等于30μm而小于或等于100μm。
在本发明的光纤的制造方法中，在对拉丝炉内的玻璃母材拉丝而形成的玻璃光纤上包覆树脂，从而得到光纤，
其特征在于，
作为设置于所述拉丝炉的正下方并用于变更所述光纤的行进方向的正下辊，使用上述本发明的引导辊。
在本发明的光纤的制造方法中，在使由树脂包覆玻璃光纤而形成的光纤行进的同时，制造光纤，
其特征在于，
在所述光纤的行进过程中对形状进行检查的检查装置的上游侧及下游侧，分别设置上述本发明的引导辊，对所述光纤的行进进行引导。
发明的效果
根据本发明的引导辊，由于与光纤接触的表面的维氏硬度大于或等于1000，所以表面的耐磨损性良好。因此，可以抑制下述不良状况，即，例如由于附着或碰到断线后的光纤的玻璃片等而在使用过程中使表面磨损或损伤。因此，不会由于引导辊的表面的损伤而使得行进中的光纤的外皮粗糙或损伤，另外，也不会产生玻璃光纤与外皮之间的边界面剥离的脱层现象。因此，不会使光纤损伤，可以良好地进行引导。
另外，根据使用上述引导辊的本发明的光纤的制造方法，可以制造没有损伤等不良状况的高品质光纤，特别地，由于设置在拉丝炉的正下方的正下辊是在拉丝后包覆层较柔软的状态下最先接触到的辊，并且施加较大的张力等原因，所以如果作为正下辊而使用该引导辊，则其效果显著。
并且，根据本发明的光纤的制造方法，由于不会使引导辊磨损而使表面变粗糙，所以在对光纤形状进行检查的检查装置的前后，可以在不使光纤进行线摆动的状态下对其进行引导，可以利用检查装置进行高精度的形状检查，从而制造高品质的光纤。
附图说明
图1是表示具有本发明所涉及的引导辊的光纤制造装置的一个例子的概略结构图。
图2是表示引导辊形状的一个例子的引导辊的正视图。
具体实施方式
下面，对本发明的实施方式所涉及的引导辊(以下称为“表面高硬度辊”)、以及利用具有表面高硬度辊的光纤制造装置的光纤制造方法的实施方式的例子进行说明。
如图1所示，具有本发明的实施方式所涉及的引导辊的光纤制造装置1，在其最上游侧，具有对光纤用玻璃母材G进行加热的拉丝炉21。拉丝炉21具有向内侧供给玻璃母材G的圆筒状的炉心管3、以及围绕该炉心管3的发热体4，并形成由发热体4使玻璃母材G软化的加热区域。另外，在拉丝炉21中设置有向加热区域供给清扫气体的气体供给部5。
通过输送单元6握持玻璃母材G的上部，以使玻璃母材G的下端部分位于炉心管3内侧的加热区域的方式，向拉丝炉21内输送，并将玻璃母材G向下方拉伸而变细，形成树脂包覆前的光纤(以下称为玻璃光纤)G1。
在拉丝炉21的下方(下游侧)设置有使用氦气等冷却气体的冷却装置7，由此对玻璃光纤G1进行冷却，例如利用激光式的外径测定器8对其外径进行测定。玻璃光纤G1的外径例如为125μm。
在外径测定器8的下游侧依次设置有：塑模9，其向玻璃光纤G1上涂覆紫外线硬化型树脂；以及紫外线照射装置10，其用于使涂覆的紫外线硬化型树脂硬化。对于通过该塑模9和紫外线照射装置10的玻璃光纤G1，在其外周形成紫外线硬化型树脂的包覆层，成为光纤G2。作为紫外线硬化型树脂，例如使用聚氨酯丙烯酸酯树脂。光纤G2的外径例如为250μm。
在光纤G2通过紫外线照射装置10后，挂在设置于拉丝炉21的正下方的引导辊、即正下辊12上，由该正下辊12改变行进方向。并且，利用检查装置11对由该正下辊12改变了行进方向的光纤G2的包覆层进行监视。该检查装置11是气泡检测器、外径测定器或隆起(凹凸)检测器等检测器，是以光学的方式(例如激光式)检测出光纤G2的包覆层中有无气泡、包覆层的外径或包覆层上有无隆起(凹凸)，并对不良状况的产生进行监视的光学仪器。
在该检查装置11的下游侧设置有引导辊13，由检查装置11进行检查的光纤G2的行进是通过正下辊12和引导辊13进行引导的。
通过了引导辊13的光纤G2此后被输带辊14拉拽，经由筛选装置15和张力调节辊16、17传送至卷绕线轴18而进行卷绕。
在上述制造装置1中，作为设置在拉丝炉21的正下方的正下辊12、和与正下辊12一起对检查装置11中的光纤G2进行引导的引导辊13，使用表面高硬度辊。此外，在上述制造装置1中，正下辊12作为在检查装置11的上游侧对光纤G2的行进进行引导的引导辊起作用，但也可以取代本例子，独立于用于变更光纤G2的行进方向的正下辊12，设置在检查装置11的上游侧对光纤G2的行进进行引导的引导辊。另外，在此情况下，优选正下辊12和分别配置在检查装置11的上游侧及下游侧的引导辊全部使用表面高硬度辊。
此外，检查装置11也可以不设置在上述位置处。另外，检查装置11也可以不设置在如上述制造装置1那样进行拉丝的装置中，而配置在拉丝工序之后的工序中的着色装置或重新卷绕装置中。无论在哪种装置中，均优选作为配置在检查装置11的上游侧及下游侧的引导辊，使用表面高硬度辊。
作为表面高硬度辊而形成的正下辊12及引导辊13，其主体部例如由铝等金属材料形成。另外，正下辊12及引导辊13如图2所示，具有朝向其旋转轴凹下的V形槽33。并且，正下辊12和引导辊13的V形槽33的谷部34成为沿旋转轴形成圆筒面的圆柱形状。由此，V形槽33的谷部34的表面形成与旋转轴平行的面。另外，该V形槽33具有直径从谷部34向两侧部逐渐增大的锥形部35。
正下辊12和引导辊13在包含谷部34及锥形部35的与光纤G2接触的V形槽33的表面上，形成有含氧化铬(Cr2O3)的复合陶瓷覆膜。由此，该表面高硬度辊的与光纤G2接触的表面的维氏硬度大于或等于1000。但是，由于金刚石(Hv5000～10000)等维氏硬度超过5000的材料价格非常昂贵，所以期望维氏硬度小于或等于5000。
该复合陶瓷覆膜是利用化学反应而形成的，具有高密度、高硬度覆膜、高附着力、低摩擦系数等特征，耐磨损性及耐腐蚀性优异。具体地说，该复合陶瓷覆膜是由平均粒径为大约2μm的氧化铬类复合精细陶瓷构成的厚度为30μm～100μm(标准厚度50μm)程度的覆膜，与硬质的镀铬膜相比，是利用特殊陶瓷将微小龟裂封填加强后的复合功能覆膜。并且，对于该复合陶瓷覆膜，由于其中包含的氧化铬是大约2μm的超微颗粒，所以在保持高硬度的同时还具有高润滑效果，还具有抑制滑动部分发热的作用。另外，该复合陶瓷覆膜除了具有高硬度之外，还对于几乎所有的溶剂具有高耐腐蚀性。这种复合陶瓷覆膜还被称作CDC-ZAC(注册商标)涂层。
下面，对制造光纤G2的方法进行说明。
首先，将玻璃母材G投放在拉丝炉21中，由发热体4加热并向下方拉伸，以例如大约1600m/分钟左右的线速，拉制出变细的玻璃光纤G1。
在拉制后的玻璃光纤G1的外周上，由塑模9涂覆紫外线硬化型树脂，然后利用紫外线照射装置10对紫外线硬化型树脂进行紫外线照射，使其硬化，得到包覆有树脂的光纤G2。
包覆有树脂的光纤G2的行进方向通过正下辊12进行变更，并被向检查装置11引导。使光纤G2通过检查装置11，从而利用该检查装置11，以光学的方式对包覆层中有无气泡、包覆层的外径或包覆层上有无隆起等进行形状检查。
进行了形状检查后的光纤G2由引导辊13向输带辊14引导。并且，该光纤G2由输带辊14拉拽并被施加规定的张力，经由筛选装置15及张力调节辊16、17输送至卷绕线轴18而进行卷绕。
在本实施方式中，作为设置在拉丝炉21的正下方的正下辊12、和与正下辊12一起对检查装置11中的光纤G2进行引导的引导辊13，使用V形槽33的表面维氏硬度大于或等于1000的表面高硬度辊，其中，该V形槽33包括与光纤G2接触的谷部34及锥形部35。对于具有这种表面硬度的表面高硬度辊，其表面的耐磨损性较高，可以抑制下述不良状况，即，例如由于附着或碰到断线后的光纤G2的玻璃片等而在使用过程中使表面磨损或损伤。因此，不会由于正下辊12及引导辊13的表面的损伤而使得行进中的光纤G2的外皮粗糙或损伤，另外，也不会产生玻璃光纤G1与外皮之间的边界面剥离的脱层现象。因此，可以长期良好地引导光纤G2。
特别地，对从拉丝炉21拉丝出的光纤G2的方向进行改变并向输带辊14侧引导的正下辊12，由于是在拉丝后包覆层较柔软的状态下最先接触到的辊，并且由于输带辊14的拉拽张力而对光纤G2施加较大的张力等原因，从而使得光纤G2容易被损伤。因此，特别地，作为该正下辊12使用表面高硬度辊，抑制表面的磨损及损伤，从而可以尽可能抑制对光纤G2的损伤。
另外，在对检查装置11中的光纤G2进行引导的正下辊12及引导辊13上，如果发生线摆动，则产生因从检查装置11的检查区域偏离所引起的错误检测及未检测出等检测不良，从而无法进行准确的检测，但由于这些辊采用了表面高硬度辊，所以可以抑制表面的磨损及损伤，并抑制线摆动。由此，在检查装置11中，可以抑制光纤G2的线摆动，可以将检测精度维持在良好的状态。
另外，对于作为正下辊12及引导辊13使用的表面高硬度辊，通过在其表面形成含有氧化铬的复合陶瓷覆膜，从而利用其润滑效果使光纤G2在锥形部35上滑动，并在中央的谷部34处顺利地进行引导。由此，可以抑制由于行进的光纤G2向锥形部35侧移动所引起的线摆动，可以利用检查装置11进行高精度的形状检测。
此外，在上述实施方式中，在作为光纤的制造工序之一的拉丝工序中使用了表面高硬度辊，但该表面高硬度辊也可以使用于向包覆有树脂的光纤上涂敷着色用的紫外线硬化型树脂而进行包覆的着色工序、或者将卷绕在线轴上的光纤重新卷绕至其他线轴的重新卷绕工序等中。
[实施例]
(1)耐久性试验
制作材质和表面处理不同的多种引导辊，由这些引导辊对行进的光纤进行引导，测定引导辊的更换频度。此外，将引导辊的表面变粗糙并可能使光纤损伤时，作为更换的基准。
(2)试验材料
(对比例1)
材质：酚醛树脂
表面处理：无
表面硬度：HRR122
(对比例2)
材质：铝
表面处理：无
表面硬度：Hv50～Hv130
(对比例3)
材质：铝
表面处理：塔夫拉姆(注册商标)处理
表面硬度：Hv400
(实施例1)
材质：铝
表面处理：含有氧化铬的复合陶瓷覆膜
表面硬度：Hv1200
此外，对比例1的引导辊的表面硬度“HRR”表示洛氏硬度(HR)的R级，是利用600kgf的压力对直径12.7mm的铁球进行按压而测定的硬度。另外，对比例2、3及实施例1的引导辊的表面硬度“Hv”表示维氏硬度，是对四棱锥的金刚石进行按压，根据留下的面积计算出的硬度。
另外，对比例3的塔夫拉姆处理是形成由硬质氧化铝和氟树脂组合而成的覆膜的表面处理。
(3)试验结果
各个引导辊的更换频度如下所示。
对比例1：6次/年
对比例2：4次/年
对比例3：3次/年
实施例1：0次/年
如上述所示，在由酚醛树脂形成的对比例1中，由于表面硬度低，所以每年需要更换6次。另外，在由铝形成的对比例2中，虽然比酚醛树脂的表面硬度高，但每年也需要更换4次，另外，在铝表面上实施了塔夫拉姆处理的对比例3中，也需要每年更换3次。
与此相对，可知：在表面形成含有氧化铬的复合陶瓷覆膜而使硬度为Hv1200的实施例1中，不需要更换，耐久性极高，实现长寿命化。因此，可知：如果使用本实施例1的引导辊对行进的光纤进行引导，则不会使光纤损伤，可以长期良好地进行引导。