(57)【要約】      （修正有）【課題】ガラス母材の加工方法において、ガラス母材の表面にある傷や異物を除去して、これらがガラス母材の内部に混入することを防止する。【解決手段】ガラス母材を回転チャックで保持して回転しつつ、加熱源２をガラス母材１の長手方向に移動させながらガラス母材１を加熱して加工するガラス母材１の加工方法において、ガラス母材１の表面を化学エッチングして、Δφ０．０２〜０．３ｍｍ溶解侵食させた後、該ガラス母材１を加熱して加工する。なお、化学エッチングにはフッ化水素酸を用いるのが好ましい。【選択図】図１
2010013352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス母材を回転チャックで保持して回転しつつ、加熱源をガラス母材の長手方向に移動させながらガラス母材を加熱して加工するガラス母材の加工方法において、ガラス母材の表面を化学エッチングして、Δφ０．０２〜０．３ｍｍ溶解侵食させた後、該ガラス母材を加熱して加工することを特徴とするガラス母材の加工方法。
【請求項２】
フッ化水素酸を用いて、ガラス母材の表面を化学エッチングする請求項１に記載のガラス母材の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス母材の加工方法、特に石英系の光通信用ファイバ（以下、光ファイバという）の製造に使用されるガラス母材の加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは、ＶＡＤ法、ＯＶＤ法、あるいはＭＣＶＤ法等の方法で作製した石英系のガラス母材を、ガラス旋盤で所定の径に延伸し、ダミーガラス棒を溶着して、線引機で線引することにより製造される。この石英系ガラスからなる光ファイバは、表面に傷があると機械強度が非常に小さくなる。そのため、ガラス母材を線引して光ファイバを製造する場合、そのガラス母材の表面に傷があったり、異物が付着していると、線引中にそれらの部分で破断して、断線が生じてしまう。線引の途中で一度断線が起こると、再び線引を開始するまでに要する時間およびオペレーターの作業量は、断線が起こらなかった場合に比べて、約２倍の時間および作業量となり、光ファイバの生産性は極めて低下する。
【０００３】
そこで、このような弊害を解消するため、従来、ガラス旋盤でガラス母材を所定の径に延伸した後に、火炎研磨を実施して、ガラス母材の表面の傷や異物を除去している。すなわち、ガラス母材を火炎により加熱すると、その表面温度は約２０００℃に達し、ガラス母材の一部はＳｉＯとなって昇華する。そして、このＳｉＯが昇華することにより、ガラス母材の径がわずかに減少し、それによって、ガラス母材の表面にある傷や異物が除去される。また、ガラス母材の表面温度が約２０００℃以上になると、ガラス母材の粘度は１０4〜１０5ポアズ程度にまで低下し、わずかな力でも容易に変形することができるようになる。そして、ガラス母材の粘度が低下すると、表面張力が発生するため、ガラス母材の表面が滑らかになる。その結果、ガラス母材の表面にある傷や異物が除去される。
【０００４】
しかしながら、ガラス母材の加熱によって昇華したＳｉＯは、雰囲気に存在するＨ2Ｏの作用により、再びガラス微粒子となって、再度、ガラス母材の表面に付着することが知られている。石英系のガラス母材を火炎で加熱、加工すると、強く熱せられた部分のすぐ外側に帯状の曇りが発生する。この曇りはガラス微粒子であり、加熱炉内を飛散して異物と同様に加熱炉内の雰囲気を汚染して、ガラス母材の表面に傷を生じさせたり、異物として付着する恐れがある。
このような不都合を回避するため、ガラス母材を線引する前に、上記ガラス微粒子を除去する必要がある。このガラス微粒子は、ガラス母材を比較的弱い火炎で、約１９００℃程度に熱することで除去することができる。しかしながら、その場合、加熱源であるバーナーに供給するガスの量や、バーナーの移動速度によっては、ガラス母材の中心部の加熱が不十分となる結果、強い歪が残ってしまい、わずかな衝撃でクラックが発生する恐れがある。逆に必要以上に加熱してしまうと残留する歪は小さくなるが、再び帯状の曇りが発生することになる。
【０００５】
そこで、火炎研磨する際の条件は、ガラス母材に残留する歪を歪計等で測定し、さらに外観検査を行い、残留する歪が問題のないレベルであり、かつ、曇りの発生のないガスの量およびバーナーの移動速度を試行錯誤によって求め、決定していた。そして、従来、ガラス母材の表面に生じた傷や異物を除去するため、１回目は、ガラス母材の表面温度が約２０００℃以上になる条件で火炎研磨を行い、２回目は、１回目の火炎研磨の際に付着したガラス微粒子を除去するため、表面温度が約１９００℃程度になる条件で火炎研磨を行っている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のごとく火炎研磨処理を行っても、わずかな汚れがガラス母材内に溶け込み、外部から照明を当てた場合、輝点としてガラス母材の表面に捉えることができる場合がある。そして、このような輝点は、外観検査の結果、表面異物として判断されるため、そのガラス母材は不合格となり、ガラス母材の表面部を再加工することが必要となる。光ファイバの製造では、例えば、ＯＶＤ法等によりガラス母材が作製された後、加熱炉でガラス化され、さらに延伸炉等で延伸、縮径され、その後、延伸により得られた棒状のガラス母材は、ガラス旋盤に取り付けられて、仕上げ加工（火炎研磨）が施される。そして、ガラス母材に傷が生じたり、異物が表面に付着するのを防ぐため、上記加工の前工程および後工程にガラス母材を搬送する際は、ビニール袋等に入れて搬送され、さらに静電気対策も施される。しかし、このような取り扱い方法を実施しても、ガラス母材の表面に異物の付着が見られた。この異物は、ガラス母材の取り扱い時に、何らかの原因により、ガラス母材の表面に付着し、その後、火炎研磨処理しても取り除くことができないものであった。
【０００７】
ガラス母材の延伸では、加熱炉に順次送り込まれたガラス母材は、送り速度より速い速度で引き取られることにより、加熱炉内において軟化溶融したガラス母材が引き伸ばされる。この延伸されたガラス母材を引き取る方法としては、ガラス母材の一端をチャック等により把持して引き取る方法、あるいは対向した２個のローラーで挟みこみ、ローラーを回転することにより引き取る方法が一般的に実施されている。このような方法で、ガラス母材を延伸する際、チャックまたはローラー等が、ガラス母材の表面と何らかの形で接触することになる。そして、それにより、チャックまたはローラー等の接触箇所には何らかの形で接触痕が残り、ガラス母材が室温に冷却された後、この接触痕をクリーンな不織布で拭き取っても、該接触痕は、微細な傷跡として残る可能性が十分予想される。また、火炎研磨処理したガラス母材の表面に見られる異物は、延伸されたガラス母材をガラス旋盤に取り付けて仕上げ加工を施す前に、ガラス母材の表面に付着し、さらに火炎により加熱されガラス母材に溶け込み、ガラス母材内部へ混入したと考えられる。
そこで、本発明の目的は、ガラス母材を延伸した後に行うガラス母材の加工方法において、ガラス母材の表面にある傷や異物を除去して、これらがガラス母材の内部に混入することを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、鋭意検討した結果、ガラス母材に対して、所定の処理を行うことにより、上記課題を解決できることを見出し、かかる知見に基づき、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、ガラス母材を回転チャックで保持して回転しつつ、加熱源をガラス母材の長手方向に移動させながらガラス母材を加熱して加工するガラス母材の加工方法において、ガラス母材の表面を化学エッチングして、Δφ０．０２〜０．３ｍｍ溶解侵食させた後、該ガラス母材を加熱して加工することを特徴とするガラス母材の加工方法である。なお、化学エッチングにはフッ化水素酸を用いるのが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ガラス母材を延伸した後に行うガラス母材の加工方法において、ガラス母材の表面にある傷や異物を除去して、これらがガラス母材の内部に混入することを防止することができるため、光ファイバの生産性が向上し、産業利用上、その価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ガラス母材の加工方法を例示した説明図である。
【図２】ガラス母材の延伸方法を例示した説明図である。
【図３】ローラー式延伸装置の概略図である。
【図４】チャック式延伸装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図２は、ガラス延伸装置であるガラス旋盤を使用したガラス母材の延伸方法の一例を示す説明図である。図２に例示したように、ガラス母材の延伸は、まず、ガラス母材６を回転チャック３、４に保持して、回転させる。そして、火炎バーナ５を有する加熱源２をガラス母材１の長手方向（図中、矢印方向）に移動させながら、ガラス母材１を加熱し、延伸、縮径する。なお、ガラス延伸装置の例として、図３に示す縦型のローラー式延伸装置、図４に示す縦型のチャック式延伸装置が挙げられる。延伸されたガラス母材１は、図１に例示したように、ガラス加工装置により加工（火炎研磨）する。すなわち、このガラス母材１は、回転チャック３、４に保持され、火炎バーナ５を有する加熱源２をガラス母材１の長手方向（図中、矢印方向）に移動して、加工する。本発明の特徴は、このガラス母材１の加工方法において、ガラス母材１を加熱、加工する前に、該ガラス母材１の表面を化学エッチングして、Δφ０．０２〜０．３ｍｍ溶解侵食させる点にある。本発明はかかる特徴を有することにより、ガラス母材の表面にある傷や異物を除去することができ、より清浄なガラス母材表面を確保することが可能となる。
【００１２】
ガラス母材１の表面を予め化学エッチングする場合は、化学エッチング液としては、フッ化水素酸が挙げられる。化学エッチングの程度は、前記したように、化学エッチング前と後におけるガラス母材の径の差（Δφ）が、０．０２〜０．３ｍｍとなるように、ガラス母材１の表面を溶解侵食させる。化学エッチングの程度がΔφ０．０２ｍｍより小さいと、化学エッチングが不充分となり、Δφ０．３ｍｍより大きいと、不適当な外径値となる。
【実施例】
【００１３】
（実施例１）
φ１５０ｍｍ、長さ１５００ｍｍの石英ガラス母材１２を図３に示すローラー式延伸装置に取り付け、該石英ガラス母材１２の送り速度を５〜４０ｍｍ／分で約２０００℃に加熱された加熱炉１３内に送り込み、５０〜２００ｍｍ／分の引き取り速度で引き出すことにより、約φ６０ｍｍのガラス母材に延伸、縮径した。その後、このガラス母材を１〜１．５ｍに切断し、フッ化水素酸に浸して、該ガラス母材の表面をΔφ０．１ｍｍ溶解侵食させる化学エッチングを行った。次に、火炎によるガラス母材の加工（火炎研磨）を実施した後、その表面を観察したところ、透明になった表面には輝点となるような傷や異物は発見されなかった。
【００１４】
（実施例２）
φ１５０ｍｍ、長さ１５００ｍｍの石英ガラス母材１２を図４に示すチャック式延伸装置に取り付け、該石英ガラス母材１２の送り速度を５〜４０ｍｍ／分で約２０００℃に加熱された加熱炉１３内に送り込み、５０〜２００ｍｍ／分の引き取り速度で引き出すことにより、約φ６０ｍｍのガラス母材に延伸、縮径した。その後、このガラス母材を１〜１．５ｍに切断し、フッ化水素酸に浸して、該ガラス母材の表面をΔφ０．３ｍｍ溶解侵食させる化学エッチングを行った。次に、火炎によるガラス母材の加工（火炎研磨）を実施した後、その表面を観察したところ、透明になった表面には輝点となるような傷や異物は発見されなかった。
【００１５】
（比較例１）
φ１５０ｍｍ、長さ１５００ｍｍの石英ガラス母材１２を図４に示すチャック式延伸装置に取り付け、該石英ガラス母材１２の送り速度を５〜４０ｍｍ／分で約２０００℃に加熱された加熱炉１３内に送り込み、５０〜２００ｍｍ／分の引き取り速度で引き出すことにより、約φ６０ｍｍのガラス母材に延伸、縮径した。その後、このガラス母材を１〜１．５ｍに切断し、不織布にエタノールを付けて、該ガラス母材の表面をきれいに拭き取り、洗浄を実施した。次に、火炎によるガラス母材の加工（火炎研磨）を実施した後、その表面を観察したところ、透明になった表面には、有害な輝点となるような傷や異物がごく僅かではあるが観察された。
【００１６】
（比較例２）
φ１５０ｍｍ、長さ１５００ｍｍの石英ガラス母材１２を図３に示すローラー式延伸装置に取り付け、該石英ガラス母材１２の送り速度を５〜４０ｍｍ／分で約２０００℃に加熱された加熱炉１３内に送り込み、５０〜２００ｍｍ／分の引き取り速度で引き出すことにより、約φ６０ｍｍのガラス母材に延伸、縮径した。その後、このガラス母材を１〜１．５ｍに切断し、フッ化水素酸に浸して、該ガラス母材の表面をΔφ０．４ｍｍ溶解侵食させる化学エッチングを行った。エッチング表面には大きなクワレ（凹部）が発生しており、表面粗さを測定したところＲａ０．６μｍであった。次に、この表面を火炎によるガラス母材の加工（火炎研磨）を実施した後、その表面を観察したところ、透明になった表面には、有害な輝点となるような傷（へこみ）、ピンホールや凹部がごく僅かではあるが観察された。
【符号の説明】
【００１７】
１，６，１２   ガラス母材
２   加熱源
３，４   回転チャック
５   火炎バーナ
１１   吊り下げ機構
１３   加熱炉
１４   ローラー
１５   ガイドレール
１６   把持機構
【図１】
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【図２】
2010013352.tif 000004
【図３】
2010013352.tif 000005
【図４】
2010013352.tif 000006