JP2011242316A - 線条体の気泡検出装置、線条体の被膜形成装置及び被膜形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】線条体に対して高速で被膜層を形成しつつ、その被膜層における気泡を円滑に検出することが可能な線条体の気泡検出装置、線条体の被膜形成装置及び被膜形成方法を提供する。
【解決手段】光ファイバ１に着色樹脂を塗布する塗布ダイス１３と、塗布ダイス１３によって塗布された着色樹脂を硬化させる硬化装置１４と、被膜液が硬化されて被膜層が形成された光ファイバ１が通される暗室２２と、暗室２２内を通る光ファイバ１に閃光を間欠的に照射するストロボ２３と、暗室２２内を通る光ファイバ１をストロボ２３の閃光の照射と同期して撮影する撮影装置２４と、撮影装置２４によって撮影された画像に基づいて被膜層における気泡を検出する制御装置（画像処理部）６１とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、光ファイバなどの線条体の表面に形成された被膜層の気泡を検出する気泡検出装置、光ファイバなどの線条体の表面に被膜層を形成する被膜形成装置及び被膜形成方法に関する。

従来、線条体の異常を検出する装置として、撮影カメラで撮影した画像を取り込み、その画像データに対して光ケーブル用スペーサの進行方向に微分処理を行い、さらに所定の閾値を用いて二値化処理を行って、得られた二値化データに従って着色トレーサの異常を検出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、外径測定器の下方に、照射したレーザーの散乱光から、光ファイバ素線の被覆を構成する樹脂の内部に気泡が生じているか確認する気泡センサを設けた線引装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００９−２７９０号公報 特開２００５−７５６６４号公報

ガラスファイバを樹脂で被覆した光ファイバには、さらに、その外周に識別用の被膜層を形成して着色することが行われている。このように光ファイバに識別用などの被膜を形成する際に、被膜層に気泡が混入すると、外観が悪化したり、光ファイバの損失が増加したりする。そのため、被膜形成時に気泡の検出を行うことが要求されているが、識別用の被膜形成は、極めて速い線速（例えば、毎分１０００ｍ以上）で行われるため、上記特許文献１の技術では、撮影した画像がぶれたりして、気泡検出を良好に行うことが困難であった。また、特許文献２の技術は、照射したレーザーが透過したあとの散乱光を検出する方式であるため、透光性のない被膜層を形成する際の気泡検出には適用できない。
また、形成する識別用の被膜層は、その厚さが極めて薄いため（例えば、１０μｍ以下）、気泡によって形成される凹凸の大きさも極めて小さくなる。したがって、製造ラインに設置された既存の外径測定器やコブ検出器を用いても、被膜層における気泡を良好に検出することは困難であった。
このため、このような識別用の被膜層に生じた気泡を検出するために、識別用の被膜層の形成後にボビンに巻かれた光ファイバの表層部を目視して気泡の有無を検査しているが、ボビンの内周側に巻かれた光ファイバにおける気泡の有無は検査することができなかった。

本発明の目的は、線条体に対して高速で被膜層を形成しつつ、その被膜層における気泡の有無を円滑に検出することが可能な線条体の気泡検出装置、線条体の被膜形成装置及び被膜形成方法を提供することにある。

上記課題を解決することのできる本発明の線条体の気泡検出装置は、塗布された被膜液が硬化されて被膜層が形成された線条体が通される暗室と、
前記暗室内を通る線条体に閃光を間欠的に照射する閃光部と、
前記暗室内を通る線条体を前記閃光部の閃光の照射と同期して撮影する撮影部と、
前記撮影部によって撮影された画像に基づいて前記被膜層における気泡を検出する画像処理部とを有することを特徴とする。

また、本発明の線条体の被膜形成装置は、線条体に被膜液を塗布する塗布部と、前記塗布部によって塗布された前記被膜液を硬化させる硬化部とを備え、
前記被膜液が硬化されて被膜層が形成された線条体が通される暗室と、
前記暗室内を通る線条体に閃光を間欠的に照射する閃光部と、
前記暗室内を通る線条体を前記閃光部の閃光の照射と同期して撮影する撮影部と、
前記撮影部によって撮影された画像に基づいて前記被膜層における気泡を検出する画像処理部とを有することを特徴とする。

また、本発明の線条体の被膜形成方法は、線条体に被膜液を塗布して硬化させて被膜層を形成し、
前記被膜層が形成された線条体を暗室内へ通し、
前記暗室内を通る線条体に閃光を間欠的に照射するとともに、閃光の照射と同期させて線条体を撮影し、
撮影した画像を画像処理することにより前記被膜層における気泡を検出し、気泡が存在する箇所を除去することを特徴とする。

本発明によれば、線条体に高速で被膜層を形成する際に、間欠的かつ瞬間的に撮影した画像に基づいて、光ファイバの表面を連続観察するので、被膜層における気泡の有無を円滑かつ高精度に検出することができる。また、透過型の検出器によって気泡を検出するものと比較して、線条体に形成する被膜層の透光性の有無に関わらず、確実に気泡の有無を検出することができる。
すなわち、線条体に対して高速で被膜層を形成しつつ、その被膜層における気泡の有無を円滑かつ高精度に検出することができ、気泡を有する異常部の流出を極力少なくすることができる。

本実施形態に係る線条体の気泡検出装置を含む被膜形成装置の概略構成図である。 被膜形成装置に設けられた気泡検出装置の内部構造を示す概略構成図である。 光ファイバの被膜層に形成される気泡の一例を示す光ファイバの平面図である。

以下、本発明に係る線条体の気泡検出装置、線条体の被膜形成装置及び被膜形成方法の実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
なお、本実施形態では、線条体として光ファイバを例示し、光ファイバに着色樹脂からなる被膜層を形成する場合を例示して説明する。

図１に示すように、被膜形成装置１１は、光ファイバ（線条体）１が巻回されたサプライボビン１２を有している。このサプライボビン１２からは、高速（１０００ｍ／分）で光ファイバ１が引き出される。このサプライボビン１２から引き出される光ファイバ１は、コア及びクラッドを有するガラスファイバの外周に樹脂を被覆したものである。

このサプライボビン１２の下流側には、塗布ダイス（塗布部）１３、硬化装置（硬化部）１４及び外径測定装置１５が順に設けられており、光ファイバ１は、ガイドローラ１６，１７によって塗布ダイス１３へ案内される。

塗布ダイス１３は、光ファイバ１に被膜液として着色樹脂を塗布するものであり、この塗布ダイス１３を通過することにより、光ファイバ１には、その外周に着色樹脂が薄く塗布される。この着色樹脂は、紫外線硬化型の樹脂であり、約５μｍ程度の厚さにコーティングされる。
硬化装置１４は、塗布ダイス１３によって光ファイバ１の外周に塗布された着色樹脂に紫外線を照射して硬化させるものである。着色樹脂が塗布された光ファイバ１がこの硬化装置１４を通過することにより、着色樹脂が硬化され、光ファイバ１の表面に着色樹脂からなる被膜層が定着して形成される。

硬化装置１４の下流側に設けられた外径測定装置１５は、外周に着色樹脂の被膜層が形成された光ファイバ１の外径を、レーザーによって測定する測定器である。

この外径測定装置１５の下流側には、気泡検出装置２１が設けられている。この気泡検出装置２１は、図２に示すように、暗室２２を有しており、この暗室２２内に、被膜層が形成された光ファイバ１が通される。この暗室２２内には、ストロボ（閃光部）２３が設けられている。このストロボ２３は、暗室２２内を通過する光ファイバ１に向かって間欠的に閃光を照射する。このストロボ２３の閃光の照射間隔としては、例えば、０．２秒とされている。

また、この暗室２２内には、例えば、ＣＣＤカメラ等の撮影装置（撮影部）２４が設けられている。この撮影装置２４は、暗室２２内を通過する光ファイバ１を含む所定範囲を撮影するものであり、ストロボ２３の閃光の照射と同期して光ファイバ１を撮影する。すなわち、この撮影装置２４は、ストロボ２３の閃光の照射のタイミングに合わせて、例えば、０．２秒間隔で光ファイバ１を含む所定範囲を撮影する。なお、この撮影装置２４のシャッタースピードとしては、１／１２０秒程度とされている。

この気泡検出装置２１の下流側には、光ファイバ１の表面の凹凸を検出する凹凸検出装置３１が設けられており、気泡検出装置２１を通過した光ファイバ１が、ガイドローラ３２によって凹凸検出装置３１へ案内される。
この凹凸検出装置３１の下流側には、キャプスタン３５が設けられており、凹凸検出装置３１を通過した光ファイバ１が、ガイドローラ３６，３７によってキャプスタン３５へ案内される。このキャプスタン３５は、光ファイバ１を、所定の張力を付与しつつ下流側へ引っ張る。

このキャプスタン３５の下流側には、スクリーニング装置４１が設けられており、このスクリーニング装置４１には、キャプスタン３５から光ファイバ１が送り込まれる。このスクリーニング装置４１は、スクリーニングローラ４２と、ガイドローラ４３と、張力検出器４５とを有している。

キャプスタン３５から送り込まれた光ファイバ１は、ガイドローラ４３に巻回された後、スクリーニングローラ４２に巻き付けられている。スクリーニングローラ４２は、その表面の摩擦力で光ファイバ１を引き取り、キャプスタン３５との間で所定のスクリーニング張力を発生させる。また、張力検出器４５は、ガイドローラ４３とスクリーニングローラ４２との間に設けられており、光ファイバ１の張力を検出する。

スクリーニング装置４１の下流側には、巻取ボビン５１が設けられており、スクリーニング装置４１から送り出される光ファイバ１がガイドローラ５２，５３，５４に案内されて巻取ボビン５１へ導かれる。そして、光ファイバ１は、巻取ボビン５１に巻き取られる。

また、被膜形成装置１１は制御装置６１を備えており、この制御装置６１には、外径測定装置１５、気泡検出装置２１及び凹凸検出装置３１が接続されている。制御装置６１は、外径測定装置１５、気泡検出装置２１及び凹凸検出装置３１からの検出信号に基づいて、光ファイバ１の外径異常、光ファイバ１の被膜層における気泡及び光ファイバ１の凹凸の有無を判断する。

次に、上記の被膜形成装置１１によって光ファイバ１に被膜層を形成する場合について説明する。
線速１０００ｍ／分でサプライボビン１２から引き出される光ファイバ１に対して、この光ファイバ１を塗布ダイス１３へ通すことにより、識別用の着色樹脂を塗布し、さらに、硬化装置１４へ光ファイバ１を通すことにより、塗布した着色樹脂を硬化させる。

その後、外径測定装置１５、気泡検出装置２１及び凹凸検出装置３１によって、それぞれ光ファイバ１の外径異常の検出、光ファイバ１に形成させた着色樹脂からなる被膜層における気泡の検出及び光ファイバ１の凹凸の検出を行い、キャプスタン３５、スクリーニング装置４１を介して巻取ボビン５１に巻き取る。

気泡検出装置２１では、気泡検出装置２１の暗室２２を通過する光ファイバ１に対して、ストロボ２３によって、例えば、０．２秒間隔で間欠的に閃光を照射するとともに、このストロボ２３の閃光の照射と同期させて撮影装置２４によって１／１２０秒程度のシャッタースピードで光ファイバ１を含む暗室２２内を撮影する。この気泡検出装置２１の撮影装置２４の撮影データは、制御装置６１に送信され、この制御装置６１を構成する画像処理部によって光ファイバ１の被膜層における気泡の有無が判定される。

制御装置６１の画像処理部では、例えば、光ファイバ１を幅１ｍｍ、長さ３ｍｍの範囲で撮影した画像ブロック中において、気泡部分での乱反射によって生じる輝点の数を計数し、その計数値が閾値以上であれば、光ファイバ１に図３に示す気泡Ｂが存在していると判定する。
そして、制御装置６１は、光ファイバ１に気泡が存在していると判定した場合に、光ファイバ１の被膜形成ラインを停止し、例えば、警報等によって作業者に知らせる。もしくは、光ファイバ１の全長のうち気泡が存在している長さの範囲を制御装置６１内に記憶しておき、巻取ボビン５１に巻き取った後、適宜その範囲の光ファイバ１を除去できるようにする。
その後の工程で、巻取ボビン５１から他のボビンに巻き替える際等に、気泡が存在している範囲の光ファイバ１を除去する。

このように、上記実施形態によれば、光ファイバ１に高速で被膜層を形成する際に、間欠的にかつ瞬間的に撮影した画像に基づいて光ファイバ１の表面を連続観察するので、被膜層における気泡を円滑かつ高精度に検出することができる。また、透過型の検出器によって気泡を検出する方法と比較して、光ファイバ１に形成する被膜層の透光性の有無に関わらず、確実に気泡を検出することができる。

つまり、光ファイバ１に対して高速で被膜を形成しつつ、その被膜における気泡を円滑かつ迅速に検出することができ、気泡を有する異常部の流出を極力少なくすることができる。

なお、気泡検出装置２１の撮影装置２４は、複数設けても良い。複数の撮影装置２４を設けて複数方向（例えば直交する３軸方向）から光ファイバ１を含む暗室２２内を撮影すれば、光ファイバ１の被膜層における気泡をさらに精度良く検出することができる。

また、上記実施形態では、光ファイバ１からなる線条体に着色樹脂からなる被膜液を塗布して被膜を形成する場合を例にとって説明したが、線条体としては光ファイバに限定されることなく、電線等であっても良い。また、線条体に塗布する被膜液としては、流動性を有し固化可能な物質であれば良い。

なお、上記実施形態では、サプライボビン１２から引き出される光ファイバ１に対して着色樹脂の被膜を形成する着色工程において、気泡検出装置２１で被膜における気泡の検出を行うようにしたが、ガラスファイバ母材からガラスファイバを線引きし、その後、ガラスファイバへ樹脂を被覆する光ファイバの線引工程において、ガラスファイバへ樹脂を被覆した後でボビンに巻き取られるまでの間に、引き続き塗布ダイス１３及び硬化装置１４によって被膜を形成し、気泡検出装置２１によって被膜における気泡の検出を行うようにしても良い。また、線引工程で被覆した被覆層の表面に生じた気泡を検出することとしても良い。

１：光ファイバ（線条体）、１１：被膜形成装置、１３：塗布ダイス（塗布部）、１４：硬化装置（硬化部）、２１：気泡検出装置、２２：暗室、２３：ストロボ（閃光部）、２４：撮影装置（撮影部）、６１：制御装置（画像処理部）

Claims (3)

1. 塗布された被膜液が硬化されて被膜層が形成された線条体が通される暗室と、
   前記暗室内を通る線条体に閃光を間欠的に照射する閃光部と、
   前記暗室内を通る線条体を前記閃光部の閃光の照射と同期して撮影する撮影部と、
   前記撮影部によって撮影された画像に基づいて前記被膜層における気泡を検出する画像処理部とを有することを特徴とする線条体の気泡検出装置。
2. 線条体に被膜液を塗布する塗布部と、前記塗布部によって塗布された前記被膜液を硬化させる硬化部とを備え、
   前記被膜液が硬化されて被膜層が形成された線条体が通される暗室と、
   前記暗室内を通る線条体に閃光を間欠的に照射する閃光部と、
   前記暗室内を通る線条体を前記閃光部の閃光の照射と同期して撮影する撮影部と、
   前記撮影部によって撮影された画像に基づいて前記被膜層における気泡を検出する画像処理部とを有することを特徴とする線条体の被膜形成装置。
3. 線条体に被膜液を塗布して硬化させて被膜層を形成し、
   前記被膜層が形成された線条体を暗室内へ通し、
   前記暗室内を通る線条体に閃光を間欠的に照射するとともに、閃光の照射と同期させて線条体を撮影し、
   撮影した画像を画像処理することにより前記被膜層における気泡を検出し、気泡が存在する箇所を除去することを特徴とする線条体の被膜形成方法。

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