(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱炉、送り機構及び２組以上の把持／解放可能なローラーによる引取り機構を備えたガラス母材延伸装置を用いて、ガラス母材の延伸に先立ち、ガラス母材に引取りダミーを接続し、該引取りダミーを前記引取り機構で把持しつつ棒状のガラス母材を延伸して、より細径のガラスロッドを製造する方法において、ガラス母材の下端部に接続する引取りダミーの前記引取り機構と接する部分に粗面部を設けることを特徴とする光ファイバ母材の延伸方法。
【請求項２】
前記粗面部が、研削により形成されている請求項１に記載の光ファイバ母材の延伸方法。
【請求項３】
前記粗面部の平均表面粗さが、５μm以上である請求項１又は２に記載の光ファイバ母材の延伸方法。
【請求項４】
前記粗面部が、引取りダミーの長手方向に平行な段差で形成されている請求項１乃至３のいずれかに記載の光ファイバ母材の延伸方法。
【請求項５】
前記段差が、櫛歯状に設けられている請求項４に記載の光ファイバ母材の延伸方法。
【請求項６】
前記段差が、波形状に設けられている請求項４に記載の光ファイバ母材の延伸方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの原材である光ファイバ母材を引き取ることにより母材を延伸する光ファイバ母材の延伸方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバプリフォームに代表されるような石英ガラスロッドの製造には、予め大型のガラス母材を製造し、それを図１に示したような延伸炉を用いて延伸し、より細径のガラスロッドとする方法が用いられる。
延伸炉の主な構成は、主に加熱炉１、送り機構７、引取り機構９の３つの機構からなっており、送り機構７には、吊下げ治具２を介してガラス母材５が吊り下げられる。ガラス母材５は、その下部に溶着された引取りダミー６を引取り機構９で引き取ることにより延伸される。このとき、送り機構の下降速度（送り速度）と比べて、引取り機構の下降速度（引取り速度）を速くすることで、延伸後のガラスロッドの外径を、延伸前のガラス母材の外径よりも細くすることができる。なお、ガラスロッドの外径を一定に保つために、送り速度と引取り速度が適切に調整される。
【０００３】
延伸は、回転する引取りローラー３及び４により、溶着された引取りダミー６を引き取ることで行われる。ローラータイプでは、引取りダミーと延伸されたガラスロッドとの接続部等の段差がローラー部分に来たときには、ローラーを開いてその部分をやりすごすことができるように、ローラーは、把持/解放が可能になっている。また、１組のローラーが解放中でも引き取りができるように、２組のローラーを備えているのが一般的である。
【０００４】
引取り機構は、図１に示したローラータイプの他に、図２に示すようなチャックタイプも知られている。チャック延伸は、引取りローラー３，４の代わりに引取りチャック10が設けられ、引取りダミー６をチャックして延伸が行われる。チャック方式は、引取り機構の動作ストローク以上の長さには延伸できないため、得られるガラスロッド長に制限があるものの、ガラスロッドの表面に傷をつけることが無く、引取り速度の制御性も良いというメリットがある。
ローラー延伸では、引取りローラーから下の部分のガラスロツドを所定の長さごとに切断することにより、引取り機構の動作ストロークが事実上無限となるため、大きなガラス母材から長尺のガラスロッドを得る場合に特に有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第4395061号
【特許文献２】特許第4471857号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
引取りダミーに用いられるダミー棒は、延伸結果に与える影響が大きく、曲がりや径変動があると延伸結果にもそれが反映される。さらに、キズや歪みがあると、ダミー棒それ自体が破壊し、延伸の中止を余儀なくされる。よって、引取りダミーの製作は、ガラス旋盤で精密な加工を行った後、火炎研磨により表面の小さなキズや残留歪みが除去される。そのため、引取りダミーの表面は、非常に滑らかとなるが、反面非常に滑りやすい状態となっている。
【０００７】
このような引取りダミーを使用する場合、延伸時に強い引取り力が掛ると、引取りダミーとローラー間で、滑りが発生するという問題があった。さらに、延伸開始時には、強い引取り力が必要とされるため、定常時よりも滑りが発生しやすく、滑りが発生すると、その部分では径が所定の値より大きくなり、歩留まりを低下させる原因となる。
【０００８】
よって、安定した延伸を行うには引取り力を弱める必要があり、そのためには、送り速度（引取り速度）を遅くせざるを得なかった。送り速度を遅くすると、生産性は低下する。歩留まり及び生産性を上げるためには、引取りダミーと引取りローラー間との滑りを抑制し、引取り速度を如何にして大きくできるかが重要な課題である。
【０００９】
この滑りを小さくする方法として、特許文献１は、ガラス旋盤で延伸する際の両端に接続するダミー棒の表面を研削し、粗面部を設けるとしているが、これは横型ガラス旋盤の両端に設置されたチャックで把持する部分だけを粗面化するものであり、ローラー把持による延伸とは目的を異にしている。
また、特許文献２には、引取りローラーに巻き付ける材質の規定がなされているが、延伸初期の滑りは完全には回避できない。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑み、引取りダミーと引取りローラー間で滑りが発生せず、終始安定して延伸することができ、径変動の少ないガラスロッドが得られる光ファイバ母材の延伸方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のガラス母材の延伸方法は、加熱炉、送り機構及び２組以上の把持／解放可能なローラーによる引取り機構を備えたガラス母材延伸装置を用いて、ガラス母材の延伸に先立ち、ガラス母材に引取りダミーを接続し、該引取りダミーを前記引取り機構で把持しつつ棒状のガラス母材を延伸して、より細径のガラスロッドを製造する方法において、ガラス母材の下端部に接続する引取りダミーの前記引取り機構と接する部分に粗面部を設けることを特徴としている。
【００１２】
なお、前記粗面部を研削で形成し、その平均表面粗さを５μm以上とするのが好ましい。また、前記粗面部を、引取りダミーの長手方向に、平行な段差で、櫛歯状又は波形状に設けるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の延伸方法によれば、引取りダミーと引取りローラー間との滑りが発生しにくくなり、強い力が必要とされる延伸初期の径変動を最小に抑えることができ、得られるガラス母材の歩留まり、品質の向上に寄与する。また、滑りが発生しないため、引取り速度を上げることができ、工程時間の短縮も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ローラータイプの引取り機構を備えた延伸装置の例を示す概略図である。
【図２】チャックタイプの引取り機構を備えた延伸装置の例を示す概略図である。
【図３】粗面部が、延伸初期にローラーと接する部分のみに設けられた引取りダミーの例を示す概略図である。
【図４】粗面部が、周方向全面でなくローラーと接する部分のみに設けられた引取りダミーの例を示す概略図である。
【図５】粗面部を小さくした引取りダミーの例を示す概略図である。
【図６】粗面部として、長手方向に平行に櫛歯状の段差が設けられた引取りダミーの例を示す概略図である。
【図７】粗面部として、長手方向に平行に波形状の段差が設けられた引取りダミーの例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の延伸方法について、図を用いてさらに詳細に説明する。
図１において、ガラス母材５は、吊下げ治具２を介して送り機構７に吊り下げられる。ガラス母材５の周囲はトップチャンパ８で覆われ、外気が加熱炉１内に侵入して内部の炉材が損耗するのを防いでいる。加熱炉１の下部には引取り機構９が設けられ、引取り機構９は、２組のローラー３、４で構成されている。これら２組のローラーは、独立して把持/解放可能となっており、どちらか１組で常に把持することができる。
【００１６】
さらに、延伸したガラスロッドの鉛直度を保つためにローラーを増やすことも可能である。増設したローラーには、例えば、引取りダミー付け専用のローラーや駆動機構の無いガイド機能だけを有するローラーが挙げられる。
先ず、引取り機構９で把持した引取りダミー６を、ローラーを逆転させて上昇させ、ガラス母材５の下端に当接させて、加熱融着が行われる。
【００１７】
次いで、溶着された引取りダミー６をローラー３及び４で把持し、下方向に引き取ることにより延伸が開始される。なお、引取りダミー６のローラーに接する部分には粗面部が設けられている。特に、引取りダミー６により引取りを始める延伸開始時は、非常に大きな引取り力が必要とされるが、この粗面部があるためにローラーと引取りダミー間の摩擦力が上がり、滑りが発生しなくなる。
【００１８】
図３に示した引取りダミーは、斜線で示された部分が粗面部であり、延伸初期にローラーと接する部分のみに設けられていればよい。粗面部は、ダミー棒の周方向全面に設けても良いが、図４に示すように、ローラーと接する部分のみに設けても良い。この粗面部の平均表面粗さは５μm以上とすることが重要で、好ましくは10μm以上、より好ましくは30μm以上である。５μmより小さいと、ローラーと引取りダミー間の摩擦力が低くなり、滑りが発生する。
【００１９】
周全面に粗面部を形成するには研削加工が望ましい。研削加工は、例えば、＃100程度のダイヤモンドホイールを用いて円筒研削することにより、石英ダミー棒の表面に、平均表面粗さ50μm前後の粗面部を形成することができる。ローラーとの接触部のみに設ける場合は、例えば、ディスクグラインダーを用いて、＃60程度のダイヤモンドホイールで表面を研削することにより、容易に粗面部を形成することができる。
粗面部といっても、平均的に粗されている必要はなく、長手方向に段差を持った形状、例えば、図６に示すような長手方向に平行に櫛歯状の段差を設けてもよく、あるいは図７に示すような長手方向に平行に波形状の段差を設けてもよい。
【００２０】
粗面部の平均表面粗さが５μmより小さいと、所望の効果が得られず、チャックで滑りを生じる。なお、光ファイバ母材を把持するチャックの把持面は、光ファイバ母材の周面とほぼ同じ曲率面とするのが望ましい。これによって光ファイバ母材との接触面積を増すことができ、より確実に把持することができる。
以下に、本発明を実施例、比較例を挙げてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されず、様々な態様が可能である。
【実施例】
【００２１】
(実施例１〜４)
図１に示した装置を用い、直胴部長さ2000mm、平均外径180mmのガラス母材を目標径120mmとし、４分割で延伸した。延伸径の制御は、あらかじめ測定した形状データに基づくフィードフォワード制御で行った。引取りローラーにはロードセルをセットし、炉の出口に外径測定器を設置して、延伸中、リアルタイムで引取り荷重及び延伸後の外径をモニターできるようにした。
上記装置にガラス母材をセットし、所定の温度に加熱後、外径50mm、長さ1500mm で、下端から1000mmの位置まで粗面部が形成された引取りダミーを炉内にて、ガラス母材の下端部に溶着し、所定の送り・引取り速度でガラス母材の延伸を行った。
【００２２】
なお、実施例１は、ダイヤモンドホイールを用いた円筒研削により平均表面粗さ50μmの粗面部を引取りダミーに形成し、実施例２は、ダイヤモンドホイールを用いた円筒研削により平均表面粗さ30μmの粗面部を引取りダミーに形成した。実施例３は、粗面部として櫛歯状の段差を設け、実施例４は、粗面部を波形状とした
その結果、平均送り速度が30mm/min でも、引取りダミーの滑りは発生せずに終始安定して延伸することができた。仕上がり形状も有効部径変動で0.9〜1.1mmで、延伸径の１％以内に納めることができた。
結果を、以下の実施例、比較例の結果とともに表１にまとめて示した。
【００２３】
(比較例１)
粗面部を持たない引取りダミーを使用した以外は、実施例１と同様にして延伸したが、延伸初期に引取りダミーの滑りが発生し、延伸を中断せざるを得なかった。
【００２４】
(比較例２)
粗面部を持たない引取りダミーを使用し、送り速度を実施例１の三分の一（10mm/min）に低下させた以外は実施例１と同様にして延伸した。
その結果、引取りダミーの滑りが発生せずに延伸することができたが、生産速度も三分の一以下に低下した。
【００２５】
(比較例３)
粗面部を持たない引取りダミーを使用し、送り速度を実施例１の二分の一（15mm/min）として延伸した。
その結果、延伸はできたが、延伸初期に滑りが発生して径変動が大きくなり、生産速度の低下ともに歩留まりも低下した。
【００２６】
【表１】
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【符号の説明】
【００２７】
１．・・・・・加熱炉、
２．・・・・・吊下げ治具、
３，４・・・・ローラー、
５．・・・・・ガラス母材、
６．・・・・・引取りダミー、
７．・・・・・送り機構、
８．・・・・・トップチャンバー、
９．・・・・・引取り機構、
10．・・・・・引取りチャック、
11．・・・・・粗面部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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