(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出発部材を把持し、それを軸回りに回転させるとともに、軸方向に往復運動させる機構と、側面に前記出発部材の回転軸に直角かつ前後に移動可能に取付けられたバーナを備え、該バーナの反対側の側面に排気口を有する容器からなり、ガラス原料をバーナに供給してガラス微粒子を合成しつつ出発部材に順次堆積させて光ファイバ母材を製造する装置において、前記バーナの取付け部の周囲に清浄なガスを送り込むことができるガスシール部を設け、ガスシール部が清浄なガスを外部へ吹き出す隙間を有してなることを特徴とする光ファイバ母材の製造装置。
【請求項２】
前記バーナが複数個取り付けられ、それぞれの取付け部の周囲に清浄なガスを送り込むことができるガスシール部を設けてなることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ母材の製造装置。
【請求項３】
出発部材を把持するロッドと容器の嵌合部の周囲に清浄なガスを送り込むことができるガスシール部を設けてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバ母材の製造装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の装置を使用し、前記ガスシール部内の圧力が外気及び容器内部の圧力よりも高くなるように清浄なガスを送気しながら操作することを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
【請求項５】
前記ガスシール部内の圧力と外気圧との差圧が０を超え、０．２ｍｍＨ2 Ｏ以下であることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項６】
前記清浄なガスとして清浄な空気を使用することを特徴とする請求項４又は５に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は出発部材の周囲にガラス微粒子を堆積させる光ファイバ母材の製造装置及び製造方法に関し、さらに詳しくは外気中のダストや不純物の影響を抑え、良好な品質の光ファイバ母材を得ることができる光ファイバ母材の製造装置及び製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来行われている光ファイバプリフォームの製造方法の一つとして、コア又はコアとクラッド層からなる出発部材を容器内に水平、もしくは鉛直に設置し、これを出発部材の軸回りに回転させ、気体状ガラス原料をガラス微粒子合成用バーナに供給してガラス微粒子を合成し、往復運動している出発部材に堆積させるいわゆる外付け法によりガラス微粒子堆積体（光ファイバ母材）を得て、これを加熱溶融して透明ガラス化する方法がある（特開平２−１７２８３８号公報など）。この方法により光ファイバ母材を製造する装置の１例を図５に示す。図５の装置は容器１内に出発部材２がロッド７に把持され鉛直に取付けられており、この出発部材２は軸回りに回転し、昇降装置５により上下方向に往復運動するようになっている。容器１の側面には出発部材２の回転軸に直角にバーナ３が取付けられており、ガラス微粒子を合成し出発部材２上に堆積させる。なお、バーナ３はバーナ移動装置４により前後に移動可能になっている。また、バーナ３の反対側の容器１の側面には排気口６が設けられており、合成中の排気が排出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような装置においては、バーナが前後に移動可能に取付けられており、また、出発部材を把持するロッドも軸回りに回転しかつ上下に往復運動するように取付けられているため、バーナやロッドの周辺部における外気の流入を防ぐのは難しく、外気に含まれる微小な浮遊ダストが容器内に入ることになる。浮遊ダストは有機系物質を多く含んでおり、これらの物質がＳｉＯ2 と反応してＳｉＯ、ＣＯ、ＣＯ2 などのガスが発生する。そのためプリフォーム中に細かい気泡や不整を生じ、ファイバ化した際のファイバ外径の変動や断線の原因となる場合があった。
【０００４】
本発明は上記のような従来技術における問題点を解決し、出発部材上にガラス微粒子を堆積させる際に、外気に含まれる微小な浮遊ダストが容器内に入るのを防止し、透明化した後に気泡や脈理がなく、線引きすることにより特性の安定した光ファイバが得られる光ファイバ母材の製造装置及び製造方法を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する手段として、本発明は次の（１）〜（６）の態様を採るものである。
（１）出発部材を把持し、それを軸回りに回転させるとともに、軸方向に往復運動させる機構と、側面に前記出発部材の回転軸に直角かつ前後に移動可能に取付けられたバーナを備え、該バーナの反対側の側面に排気口を有する容器からなり、ガラス原料をバーナに供給してガラス微粒子を合成しつつ出発部材に順次堆積させて光ファイバ母材を製造する装置において、前記バーナの取付け部の周囲に清浄なガスを送り込むことができるガスシール部を設け、ガスシール部が清浄なガスを外部へ吹き出す隙間を有してなることを特徴とする光ファイバ母材の製造装置。
【０００６】
（２）前記バーナが複数個取り付けられ、それぞれの取付け部の周囲に清浄なガスを送り込むことができるガスシール部を設けてなることを特徴とする前記(1) の光ファイバ母材の製造装置。
（３）出発部材を把持するロッドと容器の嵌合部の周囲に清浄なガスを送り込むことができるガスシール部を設けてなることを特徴とする前記 (1)又は(2) の光ファイバ母材の製造装置。
【０００７】
（４）前記 (1)〜(3) のいずれかの装置を使用し、前記ガスシール部内の圧力が外気及び容器内部の圧力よりも高くなるように清浄なガスを送気しながら操作することを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
（５）前記ガスシール部内の圧力と外気圧との差圧が０を超え、０．２ｍｍＨ2 Ｏ以下であることを特徴とする前記 (4)の光ファイバ母材の製造方法。
（６）前記清浄なガスとして清浄な空気を使用することを特徴とする前記 (4)又は(5) の光ファイバ母材の製造方法。
【０００８】
本明細書においては、コア又はコアとクラッド層からなる出発部材にガラス微粒子を堆積させたガラス微粒子堆積体を光ファイバ母材と称し、これを高温の焼結炉で透明化したものを透明化光ファイバ母材と称する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施態様である光ファイバ母材の製造装置の概略を示す断面図であり、図２はガスシール部９の詳細を示す部分拡大図である。図１の装置は容器１内にコア又はコアとクラッド層からなる出発部材２がロッド７に把持され鉛直に取付けられており、この出発部材２は軸回りに回転し、昇降装置５により上下方向に往復運動するようになっている。容器１の側面には出発部材２の回転軸に直角にバーナ３が取付けられており、原料供給装置１３から原料を供給してガラス微粒子を合成し出発部材２上に堆積させる。このとき、出発部材２上にガラス微粒子が堆積し外径が太くなるにつれてバーナ３を徐々に後退させる必要があるので容器１とバーナ３の間には隙間１２が存在する。なお、バーナ３は四塩化珪素、酸素、水素などを供給してガラスを合成する多重管構造のバーナである。
【００１０】
容器１のバーナ３とは反対側の側面には排気口６が設けられており、ガラス微粒子合成中の排気が排出される。通常、容器１内は−１．５〜−２ｍｍＨ2 Ｏ程度の負圧となっており、隙間１２から外気が侵入するため、外気中の浮遊ダストなどの不純物が混入する。このような不純物の容器１内への混入を防止するため、本発明においてはバーナ３の容器１への取付け部の周囲に清浄なガスを送り込むことができるガスシール部９を設け、外気が容器１内へ巻き込まれるのを防止するようにしている。この実施態様においては、バーナ３の取付け部の周囲に、バーナ３を取り囲む形でガス供給口を設けたカバー８を取付け、ガスシール部９を構成している。なお、図中の符号１０はガスシール部９内の圧力を測定する圧力計である。
【００１１】
ガスシール部９内に清浄なガス１１を送り込むと図２の矢印に示すようにガスの流れが形成され、容器１内への外気の侵入を防止することができる。このとき、ガスシール部９内の圧力が外気圧に比較して０を超え０．２ｍｍＨ2 Ｏ以下、好ましくは０を超え０．１ｍｍＨ2 Ｏ以下の範囲で高くなるように制御するのが望ましい。ガスシール部９内の圧力と外気圧との差圧が０．２ｍｍＨ2 Ｏを超えると装置内部に流入する清浄なガスの流速が速くなり、ガラス微粒子堆積体の表面温度が下がり、割れの発生などの原因となるので好ましくない。
【００１２】
ガスシール部８内に送り込む清浄なガスとしては窒素やアルゴンなどの不活性ガスやフィルタを通過させた空気が使用できるが、中でも空気が入手しやすく安価であり、取扱も容易で好ましい。また、清浄ガスとして空気を使用すれば、酸素による助燃効果があり、反応性がよくなる効果もある。通常、外気中には数百万個／ｍ3 の浮遊ダストが含まれているが、フィルタを通過させることにより数万個／ｍ3 以下に減少させることができ、本発明における清浄なガスとして使用することができる。
【００１３】
図３は本発明の第２の実施態様である光ファイバ母材の製造装置の概略を示す断面図である。この装置はバーナ３が２基設けられ、それぞれにガスシール部９が形成された例であり、その他の部分については前記第１の実施態様の場合と同様である。
【００１４】
このような光ファイバ母材の製造装置においては、バーナの取付け部のほか、出発部材を把持し、回転及び上下に往復運動をするロッドと容器との間にも隙間があり、外気の侵入の恐れがある。そのため、本発明の第３の実施態様である図４の光ファイバ母材の製造装置では、バーナ３の取付け部のほかに、出発部材１４を把持するロッド７と容器１との嵌合部の隙間１４の周囲にもカバー１５を取付け、清浄なガスを送り込むことができるガスシール部１６を設けている。
このガスシール部１６に送り込むガスの種類、圧力等については、バーナ３の取付け部に設けるガスシール部９と同様である。また、図４の装置におけるガスシール部１６以外の構成は前記第１及び第２の実施態様の場合と同様である。
【００１５】
図１〜図３の態様においては、バーナの容器への取付け部あるいは出発部材を把持するロッドの容器への嵌合部を取り囲む形で容器の外側にカバーを取付けてガス溜まり部を形成してガスシール部とし、バーナやロッドとの間の隙間に清浄なガスを送り込むようにしている。この方式は施工が容易で、既存の設備にも簡単に取付けができ、有利な方法であるが、ガスシール部の構成としてはこれに限定されるものではなく、容器の内側にガス溜まり部を設ける方式やバーナ取付け部あるいはロッドの嵌合部の容器を二重構造とするなど、外側の気体が容器内に入り込む部分に清浄なガスを供給し、清浄なガスのみが容器内に入るようにできる構造であればよい。
【００１６】
なお、この種の光ファイバ母材の製造装置には、通常余分に生成して容器内に浮遊するガラス微粒子の排気を促進するため空気取り入れ口が設けられているが、ここから取り込まれる空気についても、清浄な空気とするのが好ましい。
【００１７】
【実施例】
以下実施例により本発明の効果を実証する。
（実施例１）
図１に示す構成の装置を使用して光ファイバ母材を作製した。ガスシール部９内にフィルタを通過させた清浄な空気を導入して外気圧に対する差圧が＋０．１ｍｍＨ2 Ｏとなるようにし、図２のように清浄な空気が外側に吹き出し外気の巻き込みを抑える状態でバーナ３からＳｉＣｌ4 からなるガラス原料を含むガスを供給して長さ５００ｍｍ、直径１５ｍｍのＧｅＯ2 −ＳｉＯ2 からなるコアとＳｉＯ2 からなるクラッドを有するガラスからなる出発部材２にガラス微粒子を１００ｍｍの外径になるまで堆積させた（スス付け）。この間、出発部材２は約４０ｒｐｍ程度の速度で回転させ、ガラス微粒子が堆積し外径が太くなるにつれてバーナ３を徐々に後退させてバーナ３と堆積体の表面との間隔をほぼ一定に保った。
【００１８】
得られた光ファイバ母材（ガラス微粒子堆積体）を高温に保った焼結炉で透明化した結果、気泡や脈理がない良好な透明化光ファイバ母材が得られた。さらにこの透明化光ファイバ母材から線引きを行ったところ、特性の安定した光ファイバを得ることができた。
【００１９】
（実施例２）
図３に示す構成の装置を使用して光ファイバ母材を作製した。この例ではバーナ３を２本取付け、それぞれにカバー８を取り付けてガスシール部９とし、それぞれ外気圧に対する差圧が＋０．１ｍｍＨ2 Ｏとなるようにフィルタを通過させた清浄な空気を導入した他は実施例１と同様な方法で外気の容器１内への混入を抑えて長さ５００ｍｍ、直径１５ｍｍのＧｅＯ2 −ＳｉＯ2 からなるコアとＳｉＯ2 からなるクラッドを有するガラスからなる出発部材２にガラス微粒子を１００ｍｍの外径になるまで堆積させた。得られた光ファイバ母材から透明化光ファイバ母材、さらに線引きを行ったところ実施例１と同様に良好な結果が得られた。
【００２０】
（実施例３）
図４に示す構成の装置を使用して光ファイバ母材を作製した。この例では反応容器１の上部にある出発部材２を把持するロッド７と容器１の嵌合部にもガスシール部１７を設け、そこには外気圧に対する差圧が＋０．０８ｍｍＨ2 Ｏとなるようにフィルタを通過させた清浄な空気を導入した他は実施例２と同様な方法で外気の容器１内への混入を抑えて出発部材２にガラス微粒子を堆積させた。得られた光ファイバ母材から透明化光ファイバ母材、さらに線引きを行ったところ実施例２と同様に良好な結果が得られた。
【００２１】
空気以外の清浄ガスとして窒素又はアルゴンガスを用いて前記実施例と同様に操作することによって、気泡や脈理のない良好な光ファイバ母材を得ることができた。しかしながら、これらのガスはいずれも空気に比較して高価であり、光ファイバのコストが若干上昇する。
【００２２】
（比較例１）
図５に示す従来の構成の装置を使用して光ファイバ母材を作製した。この装置ではバーナ３の回りに清浄なガスを供給する手段はなく、外気をそのまま巻き込むことになる。この状態で実施例１と同様の条件でスス付けを行いガラス微粒子堆積体を得た。このガラス微粒子堆積体を高温に保った焼結炉で透明化したところ、母材中に気泡の発生が見られた。この母材を線引きしたところ気泡の存在した個所で光ファイバの外径の変動や断線が発生し、歩留りがよくなかった。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の光ファイバ母材の製造装置によれば、出発部材上にガラス微粒子を堆積させる際に、外気に含まれる微小な浮遊ダストが容器内に入るのを防止することができ、透明化した後に気泡や脈理がなく、線引きすることにより特性の安定した光ファイバが得られる。
また、前記の装置を使用してガスシール部内の圧力が外気及び容器内部よりも高くなるように清浄なガスを送気しながら操作することにより、容器内への外気の侵入を確実に防止するこができる。
さらに、清浄なガスとしてフィルタを通して清浄化した空気を使用すれば、酸素による助燃効果があり、反応性がよくなる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施態様である光ファイバ母材の製造装置の概略を示す断面図。
【図２】図１のガスシール部の詳細を示す部分拡大図。
【図３】本発明の第２の実施態様である光ファイバ母材の製造装置の概略を示す断面図。
【図４】本発明の第３の実施態様である光ファイバ母材の製造装置の概略を示す断面図。
【図５】従来の光ファイバ母材の製造装置の１例を示す概略断面図。
【符号の説明】
１．容器    ２．出発部材    ３．バーナ    ４．バーナ移動装置
５．昇降装置    ６．排気口    ７．ロッド    ８．カバー
９．ガスシール部    １０．圧力計    １１．清浄なガス    １２．隙間
１３．原料供給装置    １４．隙間    １５．カバー    １６．ガスシール部
【図１】
0003651129.tif 000002
【図２】
0003651129.tif 000003
【図３】
0003651129.tif 000004
【図４】
0003651129.tif 000005
【図５】
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