(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端にダミー棒を接続したコア又はコア及びクラッドの一部を有するガラスロッドを垂直に配置し、該ガラスロッドを軸回りに回転させ、引き上げながら、バーナにより形成される火炎中でのガラス原料の加水分解反応あるいは酸化反応により合成したガラス微粒子を付着させてガラス微粒子堆積体とし、該ガラス微粒子堆積体を熱処理して透明ガラス化する光ファイバ用母材の製造方法において、ガラス微粒子を付着させる間のガラスロッドの引き上げ速度を、ガラス微粒子堆積部の下部のテーパ状部分の先端がガラスロッド下部のダミー棒との接続部から所定の距離の切替え位置に到達するまではガラス微粒子の付着速度に応じて制御するようにし、それ以降は所定の値の一定の速度で引き上げるようにすることを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項２】
ガラスロッド下部に接続するダミー棒の外径がガラスロッドの外径の１００〜３０％であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項３】
ガラス微粒子堆積部の下部のテーパ状部分の先端が切替え位置に到達した後のガラスロッドの引き上げ速度が、予め設定した所定の速度であ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用母材の製造方法。
【請求項４】
ガラス微粒子堆積部の下部のテーパ状部分の先端が切替え位置に到達した後のガラスロッドの引き上げ速度が、ガラス微粒子堆積部の下部のテーパ状部分の先端が切替え位置に到達するまでの引き上げ速度の全体又は部分平均値よりも０〜２０％低い速度であ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用母材の製造方法。
【請求項５】
ガラスロッドの長さをＬ1 、ガラス微粒子堆積体の半径をｒとした場合に、ガラスロッドと上部ダミー棒との接続部をガラス微粒子の付着開始位置とし、ガラス微粒子の付着開始時点からの引き上げ長さＬがＬ1 −２ｒ≦Ｌ≦Ｌ1 −ｒの範囲内の所定の値となった時点で引き上げ速度制御方法の切替えを行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、両端にダミー棒を接続したガラスロッドの周囲にガラス微粒子を堆積させ、得られたガラス微粒子堆積体を透明ガラス化することによる光ファイバ用母材の製造方法、特にガラスロッドの下部にガラスロッドよりも外径の小さいダミー棒を使用した際のガラス微粒子堆積体の外径管理が容易な光ファイバ用母材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ用母材の製造方法として、コア又はコア及びクラッドの一部を有するガラスロッドを垂直に配置し、該ガラスロッドを軸回りに回転させ、引き上げながら、バーナにより形成される火炎中でのガラス原料の加水分解反応あるいは酸化反応により合成したガラス微粒子を付着させてガラス微粒子堆積体とし、該ガラス微粒子堆積体を熱処理して透明ガラス化する方法が広く行われている。この方法では図４に示すように、ガラスロッド全体をガラス微粒子体堆積部４の有効部として利用するためガラスロッド１の両端に上部ダミー棒２及び下部ダミー棒３を接続して使用している。
このような光ファイバ用母材の製造方法の例として、特開昭６３−８５０２４号公報にはガラスロッドと同径のダミー棒を使用する方法が、また、特開平６−２４７８４号公報にはガラスロッドの外径の０．９〜１．３倍の外径を有するダミー棒を使用する方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ガラス微粒子堆積体の有効部の外径が変動すると、結果として線引後のコアとクラッドの外径比率が変動し、意図した特性の光ファイバを得ることができなくなる。また、光ファイバの長さ方向の品質を一定にするため、ガラスロッドの全長にわたって均一な外径のガラス微粒子堆積体が形成されるようにする必要がある。
回転するガラスロッドを引き上げながらガラス微粒子を堆積させていく場合、ガラス微粒子堆積部の下部にはテーパ状の部分が形成されるので、ガラスロッドの下端部まで均一な外径のガラス微粒子堆積体を作製するためには、前記テーパ状の部分の先端部がガラスロッドと下部ダミー棒との接続部のかなり下方の位置にくるまでガラス微粒子の堆積を行う（スス付けを行う）ことが必要である。通常、ガラス微粒子の堆積はガラスロッドの引き上げ速度は一定とするか、ガラス微粒子の付着速度に応じて制御するなどの方法によって行われているが、この場合、ガラスロッドと下部ダミー棒との接続部に段差があると、ガラス微粒子堆積部の下部のテーパ状部分の先端部がこの接続部を通過する際にガラス微粒子堆積部の外径が変動し、変形しやすいので、ダミー棒としてはなるべくガラスロッドの外径と同じかこれに近い外径のものが使用されている。図５にガラスロッド１よりも外径の小さい下部ダミー棒３を使用し（例えば、ガラスロッド１及び下部ダミー棒３の外径がそれぞれ２３ｍｍ及び１７ｍｍ）、ガラスロッド１の引き上げ速度をガラス微粒子の付着速度（テーパ状部分の所定の位置の付着速度）に応じて制御するようにした場合の、操作方法と得られるガラス微粒子堆積体の形状を説明する概略図を示すが、ガラス微粒子堆積部４の下端のガラス微粒子の付着が進行しているテーパ状の部分がガラスロッドと下部ダミー棒との接続部５の近傍に達した時点で堆積面の形状が変化してガラス微粒子堆積部４の外径が太くなり、変動が大きいことがわかる。
【０００４】
ところが、近年、生産性を向上させるためにガラスロッド外径をできるだけ太くすることが要求され、それに伴ってダミー棒の外径も太くすることが必要となってきており、結果として使用量が増大し、発生費用が大きくなるという問題が生じている。
本発明はこのような従来技術における問題点を解決し、ガラスロッドに比較して外径の小さいダミー棒を使用した場合でも、ガラスロッドの全長にわたって均一な外径のガラス微粒子堆積層を形成させることができる光ファイバ用母材の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】
本発明は次の（１）〜（５）の構成を有するものである。
（１）両端にダミー棒を接続したコア又はコア及びクラッドの一部を有するガラスロッドを垂直に配置し、該ガラスロッドを軸回りに回転させ、引き上げながら、バーナにより形成される火炎中でのガラス原料の加水分解反応あるいは酸化反応により合成したガラス微粒子を付着させてガラス微粒子堆積体とし、該ガラス微粒子堆積体を熱処理して透明ガラス化する光ファイバ用母材の製造方法において、ガラス微粒子を付着させる間のガラスロッドの引き上げ速度を、ガラス微粒子堆積部の下部のテーパ状部分の先端がガラスロッド下部のダミー棒との接続部から所定の距離の切替え位置に到達するまではガラス微粒子の付着速度に応じて制御するようにし、それ以降は所定の値の一定の速度で引き上げるようにすることを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。
（２）ガラスロッド下部に接続するダミー棒の外径がガラスロッドの外径の１００〜３０％であることを特徴とする前記（１）の光ファイバ用母材の製造方法。
（３）ガラス微粒子堆積部の下部のテーパ状部分の先端が切替え位置に到達した後のガラスロッドの引き上げ速度が、予め設定した所定の速度であることを特徴とする前記（１）又は（２）の光ファイバ用母材の製造方法。
（４）ガラス微粒子堆積部の下部のテーパ状部分の先端が切替え位置に到達した後のガラスロッドの引き上げ速度が、ガラス微粒子堆積部の下部のテーパ状部分の先端が切替え位置に到達するまでの引き上げ速度の全体又は部分平均値よりも０〜２０％低い速度であることを特徴とする前記（１）又は（２）の光ファイバ用母材の製造方法。
（５）ガラスロッドの長さをＬ1 、ガラス微粒子堆積体の半径をｒとした場合に、ガラスロッドと上部ダミー棒との接続部をガラス微粒子の付着開始位置とし、ガラス微粒子の付着開始時点からの引き上げ長さＬがＬ1 −２ｒ≦Ｌ≦Ｌ1 −ｒの範囲内の所定の値となった時点で引き上げ速度制御方法の切替えを行うことを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれか１つの光ファイバ用母材の製造方法。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の方法は、両端にダミー棒を接続したコア又はコア及びクラッドの一部を有するガラスロッドを垂直に配置し、該ガラスロッドを軸回りに回転させ、引き上げながら、バーナにより形成される火炎中でのガラス原料（例えば四塩化ケイ素など）の加水分解反応あるいは酸化反応により合成したガラス微粒子を付着させてガラス微粒子堆積体とし、該ガラス微粒子堆積体を熱処理して透明ガラス化する光ファイバ用母材の製造方法の改良技術であり、ガラス微粒子を付着させる間のガラスロッドの引き上げ速度の制御方法を、ガラス微粒子堆積部の下部のテーパ状部分の先端が、ガラスロッド下部のダミー棒との接続部から所定の距離の切替え位置（接続部の直前の位置）に到達する前後で切り替えるようにし、接続部の段差の影響をできるだけ少なくなるようにしたことを特徴としている。
本発明の方法はガラスロッドの下部にガラスロッドと同径以下のダミー棒を接続した出発材を使用し、ガラスロッドの全長にわたって均一な外径となるようにガラス微粒子を堆積させるようにするものであり、ガラスロッド及びガラス微粒子の組成については特に限定されるところはない。
【０００７】
次に本発明の方法を、その操作方法と得られるガラス微粒子堆積体の形状を説明する概略図である図１及び図２を参照して詳細に説明する。この方法においては、ガラスロッド１と同径の上部ダミー棒２とガラスロッド１よりも外径の小さい下部ダミー棒３を接続したガラスロッド１を軸回りに回転させ、引き上げながら酸水素火炎バーナ７により形成される火炎中で合成されるガラス微粒子を堆積させ、ガラス微粒子堆積体を作製する。ガラス微粒子堆積部４の下部にはテーパ状部分６が形成される。
ガラス微粒子の堆積が進行するにつれてテーパ状部分６はガラスロッド１の下方へ移行していく。本発明の方法においては、このテーパ状部分６の先端が、ガラスロッド１の下部ダミー棒３との接続部５からガラスロッド１側へ所定の距離の切替え位置に到達するまではガラスロッド１の引き上げ速度をガラス微粒子の付着速度に応じて制御するようにする。
【０００８】
この制御方法の例としては、ガラス微粒子堆積部の外径を測定し、その値が常に一定となるよう引き上げ速度を制御する方法、ガラス微粒子付着面にレーザービームを当て、その光強度を一定に保つように引き上げる方法、ロードセルを上部チャキング部に設けて堆積速度に応じて引き上げる方法、あるいは堆積面をビデオカメラでとらえ画像処理データを基に引き上げる方法などがあるが、ガラス微粒子付着面にレーザービームを当て、その光強度を一定に保つように引き上げる方法が容易であり、好ましい方法である。なお、図２に示すようにテーパ状部６の所定の位置の外径ａを測定し、この値が予め設定した所定の外径となるように引き上げ速度を制御する方法、あるいはテーパ状部６の所定の位置にレーザービームを当て、その光強度を一定に保つように引き上げる方法などが実際の付着面のデータを反映することになり実際的である。
【０００９】
ガラスロッド引き上げ速度の制御方法を変更する時期はガラス微粒子堆積部の下部のテーパ状部分の先端が、ガラスロッド下部のダミー棒との接続部から所定の距離の切替え位置（接続部の直前の位置）に到達した時点とする。ここで切替え位置は、ガラスロッド下部のダミー棒との接続部から、該接続部からガラスロッド側にガラス微粒子堆積体の半径に相当する距離まで離れた位置までの間の適当な位置に、製造条件等に応じて予め設定して置けばよい。引き上げ速度の制御方法を変更する時期を決定する方法の一つとして、図３に示すようにガラスロッド１の長さをＬ1 、ガラス微粒子堆積体の半径をｒとした場合に、ガラスロッド１と上部ダミー棒２との接続部８をガラス微粒子の付着開始位置（付着開始時のバーナ７からの原料流とガラス微粒子堆積体の回転軸との交点）とし、ガラス微粒子の付着開始時点からの引き上げ長さＬがＬ1 −２ｒ≦Ｌ≦Ｌ1 −ｒの範囲内の所定の値となった時点で引き上げ速度制御方法の切替えを行うようにすれば、より簡単に制御を行うことができる。
【００１０】
本発明の方法においては、ガラス微粒子堆積部の下部のテーパ状部分の先端が前記の切替え位置に到達したあとは、ガラスロッドの引き上げ速度の制御方法を変更し、一定速度でガラスロッドを引き上げるようにする。前記一定速度の設定方法としては、同様のプロセスによる試験運転等により予め適当な速度（切替え前の引き上げ速度の予測平均値よりも０〜２０％低い速度）を設定しておく方法、ガラス微粒子堆積部の下部のテーパ状部分の先端が切替え位置に到達するまでの引き上げ速度を積算し、その平均値よりも０〜２０％低い速度に設定する方法などを採ることができる。なお、前記引き上げ速度の平均値としては全体の積算値の平均値であればよいことはもちろんであるが、特に不安定なプロセスでない限り代表的な部分の部分平均値を使用することもできる。下部ダミー棒がガラスロッドよりも細いと、ガラス微粒子の付着するターゲットが小さくなり、付着面積が小さくなるため付着速度が低下する。このとき、テーパ状部分の上部では外径が定常部に近く付着速度はあまり低下していないので、引き上げ速度を決めるための付着速度の測定位置によってはガラス微粒子の付着速度に応じて引き上げ速度を低下させると前記テーパ状部分の上部の相当する部分でガラス微粒子堆積体の外径が太くなってしまう場合がある。そのため、本発明の方法においては、テーパ状の付着進行部分が接続部に達した際に引き上げ速度が極端に低下するのを防止するため、テーパ状部分の先端が切替え位置に到達した時点で、引き上げ速度を所定の一定の値、すなわち、切替え前の引き上げ速度の全体又は部分平均値よりも０〜２０％低い速度に低下させるようにするのである。
【００１１】
本発明の方法は、下部ダミー棒の外径がガラスロッドの外径の１００〜３０％までの範囲の場合に有効である。特に、下部ダミー棒の外径がガラスロッドの外径よりも小さい場合に、接続部の段差の影響を抑えるのに効果が大きいが、下部ダミー棒の外径がガラスロッドの外径と同径又はそれに近い場合でも、切替え以降の引き上げ速度の制御が簡単になる効果がある。
【００１２】
【実施例】
以下、実施例により本発明の方法をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
図１に示す方式に従ってガラス微粒子堆積体の作製試験を行った。外径２３ｍｍで長さ６００ｍｍのガラスロッド１の上下端に、それぞれ外径２３ｍｍで長さ３００ｍｍの上部ダミー棒３と外径１７ｍｍで長さ２２０ｍｍの下部ダミー棒４を接続した。このダミー棒を接続したガラスロッドを軸回りに回転させ、引き上げながらガラス微粒子を堆積させ、有効部の外径が１２０ｍｍのガラス微粒子堆積体を作製した。
【００１３】
ガラス微粒子堆積部４の下端のテーパ状部分６の先端が、ガラスロッド１と下部ダミー棒３との接続部５からガラスロッド１側に２０ｍｍの位置（切替え位置）に到達するまでの引き上げ速度は、図２に示すようにテーパ状部６の中間の位置の外径ａを測定し、この値が６０ｍｍとなるように引き上げ速度を制御する方法、すなわち、ガラス微粒子の付着速度に応じて制御する方法によって制御し、１１０ｍｍ／ｈ付近で操作した。テーパ状部分６の先端が切替え位置に到達した時点で引き上げ速度を予め設定した１００ｍｍ／ｈの一定速度とした。
このように操作することによってガラスロッド１の全長にわたって外径が１２０±２ｍｍと均一で、変形のないガラス微粒子堆積体が得られた。
【００１４】
（実施例２）
また、下部ダミー棒として外径が７ｍｍのものを使用した以外は実施例１と全く同様に操作し、ガラスロッド１の全長にわたって外径が１２０±２ｍｍと均一で、変形のないガラス微粒子堆積体が得られた。
【００１５】
（実施例３）
実施例１と同一種類、同一寸法の材料を使用して、引き上げ速度の制御方法のみを変えて同一寸法のガラス微粒子堆積体を作製した。切替え位置までの引き上げ速度を、ガラス微粒子の付着速度に応じて制御する手段の１つであるガラス微粒子付着面にレーザービームを当て、その光強度を一定に保つ方法によって制御し（１１０ｍｍ／ｈ付近）、その間、引き上げ機を動作させるモーターの回転数を引き上げ速度に換算することによってその時々の引き上げ速度を観測した。観測した引き上げ速度の値３０点の平均値１１１．２ｍｍ／ｈから１０ｍｍ減じた値１０１．２ｍｍ／ｈを、切替え位置以降の引き上げ速度とした。その結果、ガラスロッド１の全長にわたって外径が１２０±１．５ｍｍと均一で、変形のないガラス微粒子堆積体が得られた。なお、下部ダミー棒として外径が７ｍｍのものを使用してもほぼ同様の結果が得られた。
【００１６】
（実施例４）
ガラス微粒子の付着開始時点からの引き上げ長さが、ガラスロッド１の長さの６００ｍｍよりも６０ｍｍ短い５４０ｍｍとなった時点で引き上げ速度を一定にしたほかは実施例１と同様に操作し、ガラスロッド１の全長にわたって外径が１２０±２ｍｍと均一で、変形のないガラス微粒子堆積体が得られた。なお、下部ダミー棒として外径が７ｍｍのものを使用してもほぼ同様の結果が得られた。
【００１７】
（比較例１）
実施例１の方法において、ガラス微粒子堆積部４の下端のテーパ状部分６の先端が切替え位置に到達した後も引き上げ速度の制御方法を変更せず、最後までガラス微粒子の付着速度に応じて制御する方法によって引き上げ速度を制御してガラス微粒子堆積体を作製した。その結果、図５に示すようにテーパ状部分６の先端が接続部５に到達する前後で引き上げ速度が大きく変動し、堆積面の形状も変化して外径が太い部分が生じてしまい、有効部の長さが大幅に減少してしまった。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の方法により、ガラス微粒子を付着させる間のガラスロッドの引き上げ速度の制御方法を、ガラス微粒子堆積部の下部のテーパ状部分の先端が、ガラスロッド下部のダミー棒との接続部から所定の距離の切替え位置（接続部の直前の位置）に到達する前後で、ガラス微粒子の付着速度に応じて制御する方法から、所定の一定速度に切り替えることによって、ガラスロッドとダミー棒との外径差によって発生するガラス微粒子堆積体の外径変動を抑えることができる。
また、本発明の方法を採用することによって、ダミー棒の外径の許容範囲を、ガラスロッドの外径の１００〜３０％の範囲とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるガラス微粒子堆積体作製方法について、その操作方法と得られるガラス微粒子堆積体の形状を説明する概略図。
【図２】図１におけるテーパ状部分近傍の拡大図。
【図３】引き上げ速度切替え時期の決定方法の１例を示す説明図。
【図４】従来技術によるガラス微粒子堆積体の概念図。
【図５】従来技術によるガラス微粒子堆積体作製方法について、その操作方法と得られるガラス微粒子堆積体の形状を説明する概略図。
【符号の説明】
１  ガラスロッド    ２  上部ダミー棒    ３  下部ダミー棒
４  ガラス微粒子堆積部    ５  接続部    ６  テーパ状部分
７  酸水素火炎バーナ    ８  接続部
【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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