(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア及びクラッドからなるコア母材の両端部にダミーロッドを溶着して作製した出発部材を、軸回りに回転させながら軸方向にガラス合成用バーナに対し相対的に往復移動させ、ガラス合成用バーナで合成されたガラス微粒子を出発部材の外周に吹き付けて堆積させる方法であって、出発部材の中心軸に平行に配置された複数のガラス合成用バーナを使用し、コア母材側からダミーロッド側へ相対移動する複数のガラス合成用バーナが順次前記コア母材とダミーロッドとの接合部に達した時点でガラス合成用バーナへの原料供給を停止し、該原料供給を停止したガラス合成用バーナでスス体の端部を加熱し、折り返した各ガラス合成用バーナが前記接合部に達した時点で原料供給を開始するようにしてスス付けを行う光ファイバ母材の製造方法において、前記複数のガラス合成用バーナのうちの最も出発部材の中央側に位置するバーナがガラス合成用バーナへの原料供給停止及び開始位置に達した時点でガラス合成用バーナを折り返すようにし、その時点で前記最も出発部材の中央側に位置するバーナへの原料供給は停止しないようにし、目標とするスス体外径をｍｍで表示した場合に、ガラス合成用バーナへの前記原料供給停止及び開始位置を前記コア母材とダミーロッドとの接合部よりも前記目標とするスス体外径の二乗の値の０．００１５倍より大きく、０．００３０倍より小さい距離だけ前記ダミーロッド側に寄った位置とすることを特徴とする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、均質な光ファイバ母材を精度よく製造することができる光ファイバ母材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コア及びクラッドからなるコア母材の両端部にダミーロッドを溶着して作製した出発部材を、軸回りに回転させながら軸方向にガラス微粒子合成用バーナに対し相対的に往復移動させ、ガラス微粒子合成用バーナで合成されたガラス微粒子を出発部材の外周に吹き付けて堆積させて光ファイバ母材を製造する方法が行われている。
この方法を実施するための装置構成の１例を図１に模式的に示す。図１の例では容器１にバーナ２を固定しておき、昇降装置４により出発部材３を回転させながら上下方向に往復移動させる。バーナ２には原料供給装置５からＳｉＣｌ4 などのガラス原料及び燃焼用ガスが供給され、合成されたガラス微粒子が出発部材３の外周に堆積し、スス体（ガラス微粒子堆積体）６が形成される。
【０００３】
この方法においては、出発部材３の中央側から相対移動したバーナ２がコア部材とダミーロッドとの接合部に達した時点でバーナ２へのガラス原料の供給を停止し、バーナ２はさらにダミーロッド側に移動させてガラス原料供給停止点よりも外側に形成されるスス体の端部（外径が減少する部分）の加熱を行うようにするか、あるいはバーナ２としてガラス原料を供給してガラス微粒子を合成するバーナ（ガラス合成用バーナ）の相対移動方向の前後に加熱のみを行う補助バーナを備えたバーナを使用し、ガラス合成用バーナがコア部材とダミーロッドとの接合部に達した時点でバーナを折り返し、スス体の端部は補助バーナで加熱するようにしている。
【０００４】
このような方法によりスス体の形成（光ファイバ母材の製造）を行う場合、形成されるスス体の形状は図２のようになる。すなわち、出発部材３のコア母材９とダミーロッド１０との接合部８を原料供給停止点（補助バーナを使用する場合はガラス合成用バーナの折り返し点）１１及び１２とした場合、スス体外周［１］（図の１３）のようにスス体の外径が小さい場合には、スス体の外径定常部の長さ（透明化した際に安定した焼結体が得られる有効部の長さ）は図のａ１のようにコア母材９の長さに近いものが得られるが、スス体外周［２］（図の１４）のように外径が大きくなるにしたがって図のａ２のようにスス体の外径定常部の長さが短くなってくる。これは原料を停止する位置は外径非定常部になるので、停止する位置でのスス粒子の流れは出発部材の中心軸に平行ではなく、傾いているためである。この場合、コア母材の端部が有効に利用されないことになり、コスト上昇の原因となる。
【０００５】
以上、１個のガラス合成用バーナを使用する場合について説明したが、出発部材の中心軸に平行に配置された複数のガラス合成用バーナを使用する場合にも同様な問題がある。このような複数のガラス合成用バーナを使用する例として特開昭６３−３１０７４５号公報に開示された技術がある。この技術は複数のバーナを使用し、ガラス微粒子堆積体の端部においてもガラス原料の供給を停止することなく折り返すようにした場合に生じる、ガラス微粒子堆積体端部における密度の不均一性をなくしてガラス破損のない高品質のものを大量生産することを目的としたもので、複数個のガラス発生源を用いる際に予め堆積されるターゲットの２点に標点を付しておき、トラバースされる複数個のガラス発生源のうち標点を通りすぎたものは直ちに検出手段が作動してガラス原料の供給を停止させるようにしたものである。この方法によれば、端部における複数のガラス合成用バーナ（ガラス発生源）の干渉によるスス体密度の不均質化等の問題を解決する効果はあるが、前記のようなスス体の外径の増加につれてスス体の外径定常部（有効部）の長さが短くなるという問題は依然として残されている。
【０００６】
このようなスス体の外径が大きくなるにつれて外径定常部の長さが短くなり、コア母材に無駄が生じるのを防ぐためには、ガラス合成用バーナへのガラス原料供給停止点又はバーナの折り返し点を、コア母材とダミーロッドとの接合部からダミーロッド側に十分離れた位置にすればよいが、その場合にはガラス原料のロスが多くなり経済的ではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような従来技術の実状に鑑み、コア母材の全長にわたって、均一な品質の外径定常部が形成されたスス体（ガラス微粒子堆積体）が得られ、ガラス原料の損失も少ない光ファイバ母材の製造方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決する手段として、次の態様を有するものである。  
【００１０】
すなわち、コア及びクラッドからなるコア母材の両端部にダミーロッドを溶着して作製した出発部材を、軸回りに回転させながら軸方向にガラス合成用バーナに対し相対的に往復移動させ、ガラス合成用バーナで合成されたガラス微粒子を出発部材の外周に吹き付けて堆積させる方法であって、出発部材の中心軸に平行に配置された複数のガラス合成用バーナを使用し、コア母材側からダミーロッド側へ相対移動する複数のガラス合成用バーナが順次前記コア母材とダミーロッドとの接合部に達した時点でガラス合成用バーナへの原料供給を停止し、該原料供給を停止したガラス合成用バーナでスス体の端部を加熱し、折り返した各ガラス合成用バーナが前記接合部に達した時点で原料供給を開始するようにしてスス付けを行う光ファイバ母材の製造方法において、前記複数のガラス合成用バーナのうちの最も出発部材の中央側に位置するバーナがガラス合成用バーナへの原料供給停止及び開始位置に達した時点でガラス合成用バーナを折り返すようにし、その時点で前記最も出発部材の中央側に位置するバーナへの原料供給は停止しないようにし、目標とするスス体外径をｍｍで表示した場合に、ガラス合成用バーナへの前記原料供給停止及び開始位置を前記コア母材とダミーロッドとの接合部よりも前記目標とするスス体外径の二乗の値の０．００１５倍より大きく、０．００３０倍より小さい距離だけ前記ダミーロッド側に寄った位置とすることを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明においては複数のガラス合成用バーナのうちの最も中央寄りのガラス合成用バーナ（往復移動の両端部において最も内側に位置するガラス合成用バーナ）の折り返し点であり、かつ、その他のガラス合成用バーナへのガラス原料の供給停止又は開始位置を、コア母材とダミーロッドとの接合部（以下、単に接合部と称する）からダミーロッド側へ、所定の長さだけ移動させておく。
【００１３】
スス体の外径定常部（この部分が均質で良好な特性を有するファイバが得られる有効部となる）の長さは、スス体の外径が一定であればほぼ一定となるが、外径が大きくなるにしたがって外径非定常部が前記ガラス原料停止等の位置の前後方向に広がり、外径定常部の長さが短くなってくる。すなわち、ガラス原料停止等の位置を接合部とした場合には、外径が大きくなるにつれて外径定常部の端部が接合部から徐々にコア母材の中央側にずれてくる。そのため本発明においては、ガラス原料停止等の位置を予め所定長さだけ接合部からダミーロッド側へ移動させてスス体の外径が目標値に達した時点での外径定常部の長さがコア母材の長さと一致するようにガラス原料の供給範囲を広くしておくのである。
【００１４】
目標とするスス体の外径が毎回同じであればガラス原料停止等の位置を移動させる長さを経験的に求めておくことができるが、実際にはコア母材の設計倍率、延伸径にはばらつきがあり、目標となるスス体の外径はコア母材毎に異なるためこのような手法を採ることはできず、使用するコア母材毎に移動長さを定めなければならない。そのため、本発明者らはスス体外径と外径定常部の長さとの関係について種々検討を重ね、ガラス原料停止等の位置の接合部からダミーロッド側への移動長さを、目標とするスス体外径をｍｍで表示した場合に、目標とするスス体外径の二乗の値の０．００１５倍より大きく、０．００３０倍より小さい距離｛すなわち、Ａ×（目標とするスス体外径）2ｍｍ（ただし、０．００１５＜Ａ＜０．００３０）｝とすればよいことを見出した。この関係式を使用することにより、目標とするスス体外径が定まれば直ちにガラス原料停止等の位置を定めることが可能となった。これにより、外径の寸法にかかわらず、ほぼコア母材の全長にわたって外径定常部を形成させることができる。
【００１５】
なお、使用するガラス合成用バーナの本数は、目的とする製品の大きさ等によって適宜定めればよいが、複数本使用する場合には装置の形状、効率等から３〜４本とするのが好ましい。また、安定した火炎状態を維持するため、ガラス合成用バーナへの原料供給の停止及び再開は瞬間的に行うのではなく、数秒〜１０秒程度をかけて行うようにするのが好ましい。
【００１６】
【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。
（参考例１）
コア／クラッド部を有する直径２０ｍｍのガラスロッド（コア母材）を５００ｍｍ用いて両側に石英ガラス製ダミーロッドを溶着して出発部材を作製し、そのロッドを４０ｒｐｍで回転しながら鉛直方向に把持し、上下に往復運動させながらガラス微粒子合成用バーナから生成するガラス微粒子を順次積層させてガラス微粒子堆積体（スス体）を作製した。このコア母材の倍率と延伸径から、目標とするスス外径は１５０ｍｍであった。バーナは同心円状８重管構造のものを用い、出発部材の回転軸に対して垂直に配置した。バーナには原料となる四塩化珪素：３ｓｌｍ（スタンダードリットル／分）を供給し、火炎を形成するための水素：６０ｓｌｍ及び酸素：４５ｓｌｍ、さらにシールガスとしてＡｒ：４ｓｌｍを供給した。
【００１７】
往復トラバースの状態及びガラス原料供給状態を図３に示す。この例においてはバーナへのガラス原料供給停止位置１７をコア母材９とダミーロッド１０との接合部８からダミーロッド１０側に５２ｍｍ（０．００２３×１５０2 ｍｍ）離れた位置とした。すなわち、コア母材９の中央側から相対移動するバーナ１５及び１６の位置がコア母材９とダミーロッド１０との接合部８をすぎてダミーロッド１０側に５２ｍｍのところに達した時点でコンピュータ制御によりバーナへのガラス原料供給を停止し、原料供給停止位置１７からバーナの折り返し点（原料供給停止位置からダミーロッド側に２００ｍｍ移動した位置）までは火炎のみでスス体端部を加熱した。折り返したバーナが前記原料停止位置１７に戻ってきた時点でバーナへのガラス原料供給を再開した。このパターンをコア母材の両端で繰り返し、スス外径が１５０ｍｍになるまでスス付けを継続した。なお、使用バーナは１本であるが図には各移動位置における状況を示した。図中の１５は原料供給停止中のバーナを表し、１６は原料供給中のバーナを表している。
【００１８】
このようにして得られたスス体を高温にした炉で透明化し、外径８２ｍｍの良好な透明度を有し、表面や内部のクラック、突起、異物などが認められない品質良好な焼結体を得た。この焼結体を線引炉でファイバ化し、カットオフ波長、ＭＦＤ（モードフィールド径）などのファイバ特性を調べたところ、コア母材の全長にわたり良好な特性が得られた。
【００１９】
（参考例２）
参考例１と同じコア母材を５００ｍｍ使用して前記と同じバーナ条件でスス付けを行った。この例では接合部からダミーロッド側へ５２ｍｍ離れた位置に達した時点でガラス合成用バーナへの原料供給は停止することなく折り返すようにし、ガラス合成用バーナの移動方向の両側にそれぞれ２００ｍｍの間隔で同心円状の２重管構造の補助バーナを取付け、酸素：１０ｓｌｍ及び水素：３０ｓｌｍを供給してスス体端部を加熱した。スス外径が１５０ｍｍになるまでスス付けを継続して得られたスス体を高温の炉で透明化した焼結体は品質良好で、ファイバ特性もコア母材全長にわたって良好であった。
【００２０】
（比較例１）
実施例１と同じ出発部材を使用し、バーナへのガラス原料供給停止位置をコア母材とダミーロッドとの接合部とした他は実施例１と同様に操作して外径１５０ｍｍのスス体を作製した。得られたスス体を高温にした炉で透明化し、外径８１ｍｍの良好な焼結体を得た。ところがこの焼結体を線引炉でファイバ化し、カットオフ波長、ＭＦＤなどのファイバ特性を調べたところ、コア母材両端の接合部から中央側にそれぞれ４９ｍｍ及び４８ｍｍの範囲でカットオフ波長、ＭＦＤなどのファイバ特性が目標とする値から徐々にずれていることがわかった。
【００２１】
（実施例１）
コア／クラッド部を有する直径３０ｍｍのガラスロッド（コア母材）を５００ｍｍ用いて両側に石英ガラス製ダミーロッドを溶着して出発部材を作製し、そのロッドを４０ｒｐｍで回転しながら鉛直方向に把持し、上下に往復運動させながらガラス微粒子合成用バーナから生成するガラス微粒子を順次積層させてガラス微粒子堆積体（スス体）を作製した。このコア母材の倍率と延伸径から、目標とするスス外径は２２０ｍｍであった。この例においては同心円状８重管構造のバーナを３本用い、出発部材の回転軸に対して垂直でかつ３本のバーナはお互いに平行で等間隔（２００ｍｍ間隔）となるように配列した。各バーナには原料となる四塩化珪素：３ｓｌｍを供給し、火炎を形成するための水素：１００ｓｌｍ及び酸素：６０ｓｌｍ、さらにシールガスとしてＡｒ：４ｓｌｍを供給した。
【００２２】
往復トラバースを行い、バーナ群が出発部材の一方の端部に近づいた際に、１、２本目のバーナについてはバーナが順次コア母材とダミーロッドとの接合部からダミーロッド側に１１１ｍｍ（０．００２３×２２０2 ｍｍ）離れた位置に到達したらコンピュータ制御によりそのバーナへのガラス原料供給を停止し、さらに同方向への移動を続けて火炎のみによりスス体の端部を加熱するようにした。３本目のバーナが所定の位置に到達したら原料の供給は停止せずに折り返して逆方向にトラバースし、２本目及び１本目のバーナが順次原料の供給を停止した位置に戻った時点でそれぞれのバーナへのガラス原料供給を再開した。このパターンをコア母材の両端（反対側の端部ではバーナの順番が逆転する）で行い、外径２２０ｍｍになるまでスス付けを行いガラス微粒子堆積体（スス体）を得た。
【００２３】
このようにして得られたスス体を高温の炉により透明化し、外径１１５ｍｍの良好な焼結体を得た。この焼結体を線引炉でファイバ化し、カットオフ波長、ＭＦＤなどのファイバ特性を調べたところ、全長にわたり良好な特性が得られた。
【００２４】
（比較例２）
１、２本目のバーナへの原料供給停止及び開始点、かつ、３本目のバーナの折り返し点となる所定位置を接合部からダミーロッド側に５０ｍｍ離れた位置とした外は実施例１と同様に操作し、外径が２２０ｍｍのスス体を作製した。得られたスス体を高温にした炉で透明化し、外径１１６ｍｍの良好な焼結体を得た。ところがこの焼結体を線引炉でファイバ化し、カットオフ波長、ＭＦＤなどのファイバ特性を調べたところ、両端の接合部からそれぞれ４８ｍｍ及び４８ｍｍの範囲までカットオフ波長、ＭＦＤなどの特性が狙いの値からずれていることがわかった。
【００２５】
【発明の効果】
合成中のスス体の外径に合わせてコア母材端部近傍におけるガラス合成用バーナへの原料供給停止及び再開位置又は原料供給を停止しないバーナの折り返し位置を、コア母材とダミーロッドとの接合部から、目標とするスス体の外径から特定の計算式によって算出される所定の長さだけダミーロッド側（コア母材の外側）へ移動させることによって、スス外径が大きい場合でもコア母材の全長にわたって特性の安定した光ファイバが得られる外径定常部（有効部）が形成された光ファイバ母材（スス体）を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガラス微粒子合成用バーナを使用した光ファイバ母材製造装置の構成例を模式的に示す図。
【図２】スス体形成時のスス外径により外径定常部の長さの変化の状態を説明する図。
【図３】参考例１における往復トラバースの状態及びガラス原料供給状態を示す説明図。
【符号の説明】
１ 容器              ２ バーナ      ３ 出発部材    ４ 昇降装置
５ 原料供給装置      ６ スス体      ８ 接合部      ９ コア母材
１０ ダミーロッド    １１，１２ 原料供給停止点
１３ スス体外周〔１〕      １４ スス体外周〔２〕      １５，１６ バーナ
１７ 原料供給停止位置
【図１】
0003721757.tif 000002
【図２】
0003721757.tif 000003
【図３】
0003721757.tif 000004