(57)【要約】【課題】ＣＶＤ法を用いたガラス母材の製造方法において、石英ガラス管の曲がりおよびコア偏心を抑制する自動スート除去部材、自動スート除去部材を用いたガラス母材の製造装置およびガラス母材の製造方法を提供する。【解決手段】ＣＶＤ法を用いたガラス母材の製造において、製品管部１１と、製品管部１１の両端にそれぞれ設けられたスート管部１２およびダミー管部１３とから構成される石英ガラス管１０内に配置されて用いられ、スート管部１２の内壁面に擦接触するかまたは少なくとも１部が接触する大きさの外径と、中心部にガスが流通可能な空間と、を有し、１つまたは２つ以上の螺旋形状の構造からなるフレームから構成され、石英ガラス管１０の変形を抑制しながら、スート管部１２内で中心軸周りに回転することにより、スート管部１２の内壁面に堆積したスートを自動的に除去する機能を有する自動スート除去部材２４。【選択図】図１
2014034731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＶＤ法を用いたガラス母材の製造において、製品管部と、該製品管部の両端にそれぞれ設けられたスート管部およびダミー管部とから構成される石英ガラス管内に配置されて用いられ、前記スート管部の内壁面に擦接触するかまたは少なくとも１部が接触する大きさの外径と、中心部にガスが流通可能な空間と、を有し、１つまたは２つ以上の螺旋形状の構造からなるフレームから構成され、
前記石英ガラス管の変形を抑制しながら、前記スート管部内で中心軸周りに回転することにより、前記スート管部の内壁面に堆積したスートを自動的に除去する機能を有することを特徴とする自動スート除去部材。
【請求項２】
前記ＣＶＤ法は、酸水素バーナを熱源とするＭＣＶＤ法であることを特徴とする請求項１に記載の自動スート除去部材。
【請求項３】
前記ＣＶＤ法は、加熱炉を熱源とするＦＣＶＤ法であることを特徴とする請求項１に記載の自動スート除去部材。
【請求項４】
製品管部と、該製品管部の両端にそれぞれ設けられたスート管部およびダミー管部とから構成される石英ガラス管内に、ガラス原料ガスと酸素ガスを導入して、前記製品管部内においてスートを生成し、前記製品管部の内壁面に前記スートを堆積させるガラス母材の製造装置であって、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動スート除去部材と、前記スート管部と前記ダミー管部を固定する固定手段と、前記製品管部を加熱する熱源と、前記石英ガラス管と前記自動スート除去部材を中心軸回りに回転させる回転手段と、を備えたことを特徴とするガラス母材の製造装置。
【請求項５】
製品管部と、該製品管部の両端にそれぞれ設けられたスート管部およびダミー管部とから構成される石英ガラス管内に、ガラス原料ガスと酸素ガスを導入して、前記製品管部内においてスートを生成し、前記製品管部の内壁面に前記スートを堆積させるガラス母材の製造方法であって、
前記スート管部内に、請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動スート除去部材を配置し、前記製品管部の内壁面に前記スートを堆積させる際に、前記石英ガラス管と前記自動スート除去部材を中心軸回りに回転させることを特徴とするガラス母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＶＤ法を用いたガラス母材の製造方法に用いられる自動スート除去部材、自動スート除去部材を用いたガラス母材の製造装置およびガラス母材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ母材の製造におけるＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  ｐｈａｓｅ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法では、石英ガラス管を、その長手方向の両端をチャックで固定して、その中心軸回りに回転させながら、石英ガラス管内に原料ガスを流すとともに、石英ガラス管を、その長手方向に沿って移動する熱源により外側から加熱するか、あるいは、石英ガラス管の内側にプラズマを生じさせる。これにより、石英ガラス管内に流された原料ガスが、加熱による熱、あるいは、プラズマによって反応して、スート（ガラス微粒子）が生成し、そのスートは、石英ガラス管内に堆積して、多孔質の堆積層を形成する。そして、ＭＣＶＤ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  ｐｈａｓｅ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法では、石英ガラス管内のスートからなる堆積層が加熱により焼結され、ガラス層が形成される。このガラス層を幾重にも重ねた後、コラプス工程を経て、光ファイバ母材が得られる（例えば、特許文献１参照）。場合によっては、コラプス工程の後、さらに外付け工程を経て光ファイバ母材が得られるが、この場合、コラプス工程によって得られた母材をコア材という。
【０００３】
このようなＣＶＤ法では、石英ガラス管のうち所定の領域を加熱するために、熱源が石英ガラス管の両端部における所定の位置で反転を繰り返して、往復運動する。
光ファイバを効率的に製造することを考えた場合、最終的な光ファイバの長さが、より長くなるように設計した上で、１つの光ファイバ母材あるいはコア材はより大きいことが望ましい。光ファイバ母材やコア材の大きさは、一般的に、外径をより大きく、長さをより長くすることで評価される。
より長い光ファイバ母材やコア材を作製しようとした場合、石英ガラス管の長さもより長くする必要がある。すると、石英ガラス管の両端を固定するチャック間の距離が長くなる。チャック間の距離が長くなると、石英ガラス管の自重が、石英ガラス管の構造的な強度に影響を及ぼすようになり、石英ガラス管が曲がり易くなり、結果として、曲がりが大きくなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２１９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
石英ガラス管が曲がっている状態では、石英ガラス管の両端を固定するチャックの中心同士を結ぶ直線（中心軸）から、石英ガラス管の回転軸が大きく外れてしまう。そのため、石英ガラス管を回転させた場合、振れ回りを起こすという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ＣＶＤ法を用いたガラス母材の製造方法において、石英ガラス管の曲がりおよびコア偏心を抑制する自動スート除去部材、自動スート除去部材を用いたガラス母材の製造装置およびガラス母材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、ＣＶＤ法を用いたガラス母材の製造において、製品管部と、該製品管部の両端にそれぞれ設けられたスート管部およびダミー管部とから構成される石英ガラス管内に配置されて用いられ、前記スート管部の内壁面に擦接触するかまたは少なくとも１部が接触する大きさの外径と、中心部にガスが流通可能な空間と、を有し、１つまたは２つ以上の螺旋形状の構造からなるフレームから構成され、前記石英ガラス管の変形を抑制しながら、前記スート管部内で中心軸周りに回転することにより、前記スート管部の内壁面に堆積したスートを自動的に除去する機能を有する自動スート除去部材を提供する。
【０００８】
本発明の自動スート除去部材において、前記ＣＶＤ法は、酸水素バーナを熱源とするＭＣＶＤ法であることが好ましい。
【０００９】
本発明の自動スート除去部材において、前記ＣＶＤ法は、加熱炉を熱源とするＦＣＶＤ法であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明は、製品管部と、該製品管部の両端にそれぞれ設けられたスート管部およびダミー管部とから構成される石英ガラス管内に、ガラス原料ガスと酸素ガスを導入して、前記製品管部内においてスートを生成し、前記製品管部の内壁面に前記スートを堆積させるガラス母材の製造装置であって、本発明の自動スート除去部材と、前記スート管部と前記ダミー管部を固定する固定手段と、前記製品管部を加熱する熱源と、前記石英ガラス管と前記自動スート除去部材を中心軸回りに回転させる回転手段と、を備えたガラス母材の製造装置を提供する。
【００１１】
また、本発明は、製品管部と、該製品管部の両端にそれぞれ設けられたスート管部およびダミー管部とから構成される石英ガラス管内に、ガラス原料ガスと酸素ガスを導入して、前記製品管部内においてスートを生成し、前記製品管部の内壁面に前記スートを堆積させるガラス母材の製造方法であって、前記スート管部内に、本発明の自動スート除去部材を配置し、前記製品管部の内壁面に前記ガラス微粒子を堆積させる際に、前記石英ガラス管と前記自動スート除去部材を中心軸回りに回転させるガラス母材の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、螺旋形状のフレームから構成される自動スート除去部材を、スート管部の内壁面に擦接触するかまたは少なくとも１部が接触するように配置することにより、自動スート除去部材によって、スート管部の内壁面に堆積したスートを効率的に除去することができるとともに、石英ガラス管の内部圧力が上昇して、石英ガラス管が破裂することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るガラス母材の製造装置の一実施形態を示す概略斜視図である。
【図２】本発明に係る自動スート除去部材を示す概略図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。
【図３】石英ガラス管を回転させた場合に生じる振れ回り量と、コアの偏心量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の自動スート除去部材、自動スート除去部材を用いたガラス母材の製造装置およびガラス母材の製造方法の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をよりよく理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１５】
［自動スート除去部材、ガラス母材の製造装置］
図１は、本発明に係るガラス母材の製造装置の一実施形態を示す概略斜視図である。図２は、本発明に係る自動スート除去部材を示す概略図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。
本実施形態では、ガラス母材として、光ファイバ母材を例示して、その製造装置について説明する。
図１において、符号１０は石英ガラス管を示す。石英ガラス管１０は、製品管部１１と、製品管部１１の一端に設けられたスート管部１２と、製品管部１１の他端に設けられたダミー管部１３とを備えている。
なお、石英ガラス管１０としては、製品管部１１と、スート管部１２およびダミー管部１３とが、当初から、一体として製造された製品管部１１の一端部をスート管部１２とし、他端部をダミー管部１３としたもの、製品管部１１と、スート管部１２およびダミー管部１３とが、直接溶着接続されたもの、製品管部１１と、スート管部１２およびダミー管部１３とが、接続部材を介して溶着接続されたものが用いられる。
【００１６】
また、スート管部１２は、ＣＶＤ法を用いたガラス母材の製造において、光ファイバ母材の製造装置に取り付けられる石英ガラス管１０が、つなぎ目のない１本の石英ガラス管からなるものであるか、あるいは、複数の石英ガラス管が溶着接続されたものであるかとは無関係に、例えば、熱源として酸水素バーナを用いる場合、酸水素バーナの製造装置の下流側におけるターン位置付近よりも外側であって、最終的にコラプス工程によってプリフォームにならない部分のことである。すなわち、スート管部１２は、石英ガラス管１０において、ＣＶＤ法のプラズマ発生装置、酸水素バーナ、加熱炉などの熱源によって加熱されることによって、ガラス微粒子が堆積される部分（製品管部１１）よりも外側（下流側）の部分のことである。
【００１７】
本実施形態における光ファイバ母材の製造装置２０は、石英ガラス管１０のスート管部１２とダミー管部１３をそれぞれ固定する固定手段であるチャック２１，２２と、石英ガラス管１０の製品管部１１を加熱する酸水素バーナ２３と、スート管部１２内に配置される螺旋形状の自動スート除去部材２４と、石英ガラス管１０を中心軸周りに回転させるガラス管回転手段（図示略）と、自動スート除去部材２４を中心軸周りに回転させるフレーム回転手段（図示略）とから概略構成されている。
光ファイバ母材の製造装置２０は、ＣＶＤ法を用いた光ファイバ母材の製造に用いられる。
【００１８】
ここで、光ファイバ母材の製造装置２０の上流側とは、石英ガラス管１０内にガラス原料ガスと酸素ガスを導入する側、すなわち、石英ガラス管１０のダミー管部１３側のことである。一方、光ファイバ母材の製造装置２０の下流側とは、石英ガラス管１０内のガスを外部に排出する側、すなわち、石英ガラス管１０のスート管部１２側のことである。
【００１９】
チャック２１，２２は、スート管部１２とダミー管部１３の端部をそれぞれ、ガラス管回転手段によって石英ガラス管１０を中心軸周りに回転可能に固定する手段である。
酸水素バーナ２３は、石英ガラス管１０の長手方向に沿って、製品管部１１とスート管部１２の境界近傍と、製品管部１１とダミー管部１３の境界近傍との間を往復移動（トラバース）しながら、製品管部１１の内部を、その外部から加熱する熱源である。酸水素バーナ２３としては、ＣＶＤ法において一般的に用いられるものが挙げられる。
【００２０】
自動スート除去部材２４は、例えば、図２に示すように、リボン状の素材が、スート管部１２の内壁面１２ａに垂直な螺旋形状を描くとともに、螺旋形状の中心部に、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）などガラス原料ガスと酸素（Ｏ２）ガスが流通可能な空間２４ａを有する形態をなすフレーム２４Ａから構成されている。言い換えれば、自動スート除去部材２４は、リボン状の素材によって形成されたスプリング形状をなしている。なお、自動スート除去部材２４の螺旋形状のねじれの方向は特に限定されるものではないが、自動スート除去部材２４の回転方向に応じて適宜決定される。例えば、図２（ａ）の左側から見て（図２（ａ）の矢印の方向に自動スート除去部材２４を見て）、自動スート除去部材２４を反時計回りに回転させる場合、図２に示すように、自動スート除去部材２４の螺旋形状のねじれの方向は、螺旋形状をなす下部の半円が、自動スート除去部材２４を軸方向から見て右手前から左奥に向かうことが好ましい。これにより、自動スート除去部材２４によって、スート管部１２の内壁面１２ａに堆積したスートを効率的に除去することができるとともに、そのスートを紙面の左から右に向けて移動させることができる。
【００２１】
また、自動スート除去部材２４は、スート管部１２の内壁面１２ａに擦接触するか、または、少なくともフレーム２４Ａの１部が接触する大きさの外径を有している。すなわち、自動スート除去部材２４は、スート管部１２の内壁面１２ａを擦るように接触するか、あるいは、自動スート除去部材２４とスート管部１２の内壁面１２ａの間に僅かに隙間が生じる外径を有している。言い換えれば、自動スート除去部材２４は、スート管部１２内に配置（挿入）された状態で、摺動可能な外径を有している。
【００２２】
さらに、フレーム２４Ａを構成するリボン状の素材において、スート管部１２の内壁面１２ａと接触する面（図２において、符号２４ｂで示す面）の面積を大きくすることが好ましい。この面積を大きくする方法としては、リボン状の素材の幅を太くする方法、螺旋形状を構成するリボン状の素材の間隔を狭くする（リボン状の素材の間の隙間を狭くする）方法、単位体積当たりにおいて、螺旋形状を構成するリボン状の素材を巻き回す回数を多くする方法などが挙げられる。これにより、自動スート除去部材２４によって、スート管部１２の内壁面１２ａに堆積したスートを効率的に除去することができる。
【００２３】
なお、フレーム２４Ａの形状は、特に限定されるものではなく、リボン状の素材がスート管部１２の内壁面１２ａに平行な螺旋形状を描く形態、丸棒状の素材がスート管部１２の内壁面１２ａに垂直または平行な螺旋形状を描く形態などであってもよい。
また、フレーム２４Ａの形状は、単一のリボン状または丸棒状の素材が螺旋形状をなすものに限定されるものではなく、例えば、スート管部１２の内壁面１２ａとの間に僅かに隙間が生じる外径を有し、その外面（スート管部１２内に配置したとき、スート管部１２の内壁面１２ａ側となる面、図２において、符号２４ｂで示す面）に、ブラシ状の部材が設けられ、そのブラシ状の部材がスート管部１２の内壁面１２ａと接触するようにしてもよい。
【００２４】
また、フレーム２４Ａは、全体として見たときに螺旋形状を描く形態をなしていればよく、部分的に、螺旋形状以外の形状をなしていてもよい。
また、フレーム２４Ａは、比較的目が粗いメッシュ状の素材を、細い紐状にしたもので形成されていてもよい。また、フレーム２４Ａは、細長いスプリングを、螺旋形状の形態にしたものであってもよい。
さらに、フレーム２４Ａを形成する螺旋形状の構造は１つに限定されるものではなく、フレーム２４Ａは異なる２つ以上の螺旋形状の構造が組み合わされて形成されていてもよい。すなわち、フレーム２４Ａを形成する螺旋形状の構造の外径が部分的に異なっていてもよい。
【００２５】
フレーム２４Ａの材質は、ＣＶＤ法において、スート管部１２内の雰囲気が主に塩素を含む腐食性ガス（四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）などのガラス原料ガス）であることや、スート管部１２が数百℃の高温に加熱されることから、耐腐食性および耐熱性を有する金属、石英ガラスが好ましい。
耐腐食性および耐熱性を有する金属としては、ステンレスなどが挙げられる。
【００２６】
なお、フレーム２４Ａの材料は、ＣＶＤ法により光ファイバ母材を製造した場合、一回の製造によって、腐食性ガスによる腐食が全く生じないものである必要はなく、多少の腐食と消耗後の交換を許容することができるのであれば、チタンやその他の金属も使用可能である。また、光ファイバ母材の製造条件によっては、腐食性ガスの温度が、耐熱温度よりも十分に低くなる場合がある。その場合、フレーム２４Ａの材料として、ポリテトラフルオロエチレンなどの耐腐食性および耐熱性を有する樹脂を用いることもできる。
【００２７】
ところで、ＣＶＤ法を用いた光ファイバ母材の製造方法では、石英ガラス管１０を閉塞すると、ガラス原料ガスと酸素ガスによって、その内部圧力が上昇し、石英ガラス管１０が破裂するおそれがある。そこで、自動スート除去部材２４の形状をスプリング形状（螺旋形状）とすることにより、その中心部に、ガラス原料ガスと酸素ガスが流通可能な空間２４ａを十分に確保することができるので、石英ガラス管１０の内部圧力が上昇して、石英ガラス管１０が破裂することを防止できる。
【００２８】
また、スート管部１２の内壁面１２ａに堆積したスートを除去するために、自動スート除去部材２４の代わりに、剛直なフレームを用いた場合、石英ガラス管１０は、変形や収縮した際、自身の応力に耐えられなくなり、フレームとの接触位置において、破損（「ひび」あるいは「割れ」）するおそれがある。これに対して、自動スート除去部材２４は、スプリング形状（螺旋形状）をなしているため、適度な柔軟性を有するので、石英ガラス管１０が、自動スート除去部材２４との接触位置において、破損することを防止できる。
【００２９】
ガラス管回転手段、フレーム回転手段としては、特に限定されるものではなく、一般的なモータなどが用いられる。
【００３０】
本実施形態の自動スート除去部材２４は、スート管部１２の内壁面１２ａに擦接触するかまたは少なくとも１部が接触する大きさの外径と、中心部にガスが流通可能な空間２４ａと、を有する螺旋形状の構造からなるフレーム２４Ａから構成され、石英ガラス管１０の変形を抑制しながら、スート管部１２内で中心軸周りに回転するので、ＣＶＤ法による石英ガラス管１０（製品管部１１）の内壁面へのスートの堆積と同時に、自動スート除去部材２４によって、スート管部１２の内壁面１２ａに堆積したスートを自動的に除去することができる。したがって、スート管部１２の内壁面１２ａに堆積したスートを効率的に除去することができる。さらに、スート管部１２の内壁面１２ａに堆積したスートを除去するとともに、自動スート除去部材２４の螺旋形状の中心部の空間２４ａを介して、ガラス原料ガスと酸素ガスを外部に排出することができるので、石英ガラス管１０の内部圧力が上昇して、石英ガラス管１０が破裂することを防止できる。
【００３１】
また、本実施形態の光ファイバ母材の製造装置２０によれば、上記の自動スート除去部材２４を用いているので、ＣＶＤ法による石英ガラス管１０（製品管部１１）の内壁面へのスートの堆積と同時に、自動スート除去部材２４によって、スート管部１２の内壁面１２ａに堆積したスートを自動的に除去することができる。したがって、スート管部１２の内壁面１２ａに堆積したスートを効率的に除去することができる。さらに、スート管部１２の内壁面１２ａに堆積したスートを除去するとともに、螺旋形状の中心部の空間２４ａを介して、ガラス原料ガスと酸素ガスを外部に排出することができるので、石英ガラス管１０の内部圧力が上昇して、石英ガラス管１０が破裂することを防止できる。
【００３２】
なお、本実施形態では、製品管部１１を加熱するため熱源として、酸水素バーナ２３を用いる場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明にあっては、石英ガラス管の製品管部を加熱するため熱源として、電気炉などの加熱炉、ＣＶＤ法のプラズマ発生装置などを用いることもできる。
また、本発明において、ＣＶＤ法としては、酸水素バーナを熱源とするＭＣＶＤ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、加熱炉を熱源とするＦＣＶＤ（Ｆｕｒｎａｃｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＰＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が用いられる。
【００３３】
［ガラス母材の製造方法］
次に、図１および２を参照して、本実施形態の光ファイバ母材の製造方法を説明する。
まず、製品管部１１と、製品管部１１の一端に設けられたスート管部１２と、製品管部１１の他端に設けられたダミー管部１３とを備えた石英ガラス管１０を、光ファイバ母材の製造装置２０のチャック２１，２２によって固定する。
【００３４】
次いで、石英ガラス管１０をガラス管回転手段に接続する。
また、スート管部１２内に、螺旋形状の自動スート除去部材２４を配置し、自動スート除去部材２４をフレーム回転手段に接続する。
【００３５】
次いで、石英ガラス管１０を中心軸回りに回転させるとともに、スート管部１２内において自動スート除去部材２４を中心軸周りに回転させながら、ダミー管部１３側から、石英ガラス管１０内に、ガラス原料ガスと酸素ガスを導入し、酸水素バーナ２３を、製品管部１１とスート管部１２の境界近傍と、製品管部１１とダミー管部１３の境界近傍との間をトラバースさせながら、酸水素バーナ２３によって、製品管部１１の内部を、その外部から加熱する。これにより、ガラス原料ガスを酸化反応させて、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）などから構成されるスートを生成し、石英ガラス管１０（製品管部１１）の内壁面にスートを堆積させ、ガラス微粒子層を形成する。
また、石英ガラス管１０とともに、スート管部１２内においてスートを中心軸周りに回転させることにより、スート管部１２の内壁面１２ａに堆積したスートを除去する。
【００３６】
石英ガラス管１０を回転させる方向は、特に限定されるものではないが、自動スート除去部材２４を回転させる方向は、その螺旋形状の向きによって決定される。すなわち、自動スート除去部材２４を回転させる方向は、自動スート除去部材２４が図１に示す螺旋形状をなす場合、螺旋の上側が紙面の手前に来るように回転させる方向である。また、自動スート除去部材２４が図２（ａ）に示す螺旋形状をなす場合、螺旋の上側が紙面の奥になるように回転させる方向である。
【００３７】
石英ガラス管１０の回転数は、特に限定されるものではないが、通常、１０〜１００ｒｐｍである。
また、自動スート除去部材２４の回転数は、特に限定されるものではない。
【００３８】
また、酸水素バーナ２３による製品管部１１の加熱温度は、１５００〜２１００℃であることが好ましい。
【００３９】
次いで、石英ガラス管１０内へのガラス原料ガスと酸素ガスの導入、および、酸水素バーナ２３による製品管部１１の加熱を止めた後、希土類元素を含む溶液に石英ガラス管１０を浸漬して、石英ガラス管１０内に形成したガラス微粒子層に、希土類元素を含む溶液を含浸させる。
【００４０】
次いで、希土類元素を含む溶液から石英ガラス管１０を取り出した後、石英ガラス管１０を加熱して、石英ガラス管１０内に堆積され、希土類元素を添加したガラス微粒子層を焼結し、ガラス微粒子層を透明ガラス化する。
【００４１】
次いで、石英ガラス管１０内に酸素を流しながら、酸水素バーナ２３の温度をさらに上げて、石英ガラス管１０の一端を潰す。
次いで、石英ガラス管１０内に酸素を流入させて、石英ガラス管１０の開放端付近でベントしながら、石英ガラス管１０の長手方向に酸水素バーナ２３を数回トラバースさせて、石英ガラス管１０を縮径し、最終的に石英ガラス管１０を中実化し、光ファイバ母材を得る。
【００４２】
ところで、本発明者等は、ＣＶＤ法による光ファイバ母材の製造において、石英ガラス管が曲がる要因は、製品管部の内壁面にガラス微粒子層を形成する際のスート管部の形状にあることを見出した。すなわち、石英ガラス管（製品管部）が曲がる要因は、ガラス微粒子層の形成中において、スート管部の内壁面に、製品管部の内壁面に堆積しなかった余分なスートが堆積し、熱源や製造条件によっては、そのスートが、ガラス微粒子層の形成中に加熱されることにある。スート管部の内壁面に堆積したスートが加熱されると、スート管部の軟化やスートの透明ガラス化による応力などにより、スート管部の形状が著しく変形することがある。そのため、製品管部の一端を支えているスート管部の変形が、ガラス微粒子層形成中の製品管部の曲がりを大きくするものと思われる。
【００４３】
石英ガラス管（製品管部）の曲がりとしては、急激で局所的なものであるクランク状の曲がりや、緩慢で全体的な曲がりの集積であるアーチ状の曲がり（縄跳びの縄のような動きにおける振幅の増加）が挙げられる。光ファイバ母材の製造方法において、ＣＶＤ法による石英ガラス管の内壁面に対するガラス微粒子層の形成工程では、できる限り石英ガラス管（製品管部）に曲がりが発生しないことが望ましい。
【００４４】
温度差によって、その大きさが決まるサーモフォレシスの力が、スートの堆積量を決定する主要な因子となるＣＶＤ法において、石英ガラス管の加熱量が不均一であると、スートの堆積量が不均一になる。したがって、このままの状態でスートの堆積を続けると、最終的に得られる光ファイバ母材において、厚さの偏り（偏肉）やコア偏心が発生する。
【００４５】
本発明者等は、種々検討したところ、図３に示すように、石英ガラス管の曲がりに起因して、石英ガラス管を回転させた場合に生じる振れ回り量と、コアの偏心量とに相関があることを見出した。コア偏心は、光ファイバにとって大きな欠点となるため、ＣＶＤ法においては、製造中の石英ガラス管の曲がりをできる限り抑制することが望ましい。
【００４６】
また、本来、最適化されていた石英ガラス管と熱源（例えば、酸水素バーナ）の距離および配置が変化することによって、スートの堆積速度が低下する。さらに、石英ガラス管を回転させた場合、石英ガラス管の曲がりに起因して、その中心の通過する領域が中心軸から著しく外れて振れ回り量が大きくなると、石英ガラス管が、その近傍に配置される熱源に接触してしまい、光ファイバ母材の製造を継続できなくなる。
加えて、石英ガラス管の温度が不均一であることから、石英ガラス管の粘度が不均一になり、潜在的に石英ガラス管の変形を大きくする要因となる。
【００４７】
また、コア偏心は、光ファイバ母材および光ファイバにおいて、外径円周の中心と、コア円周の中心とがずれていることを示す。コア偏心が大きい光ファイバでは、他の光ファイバとの接続時の接続損失が大きくなる。この「接続」は、光ファイバにとって避けることのできない作業であるが、接続損失をできる限り小さくすることが求められている。そのため、コア偏心の原因となり得る、製造中に生じる光ファイバ母材の曲がりを抑制することが望ましい。
【００４８】
そこで、本実施形態では、ＣＶＤ法を用いた光ファイバ母材の製造において、石英ガラス管１０を構成するスート管部１２の形状をできる限り初期の状態に維持することにより、製造中の石英ガラス管１０（製品管部１１）の曲がり、および、光ファイバ母材におけるコア偏心を抑制する。具体的には、スート管部１２内に、螺旋形状の自動スート除去部材２４を配置し、石英ガラス管１０の回転に伴って、自動スート除去部材２４を回転させることにより、スート管部１２の変形を抑制するとともに、スート管部１２の内壁面１２ａに堆積したガラス微粒子を除去する。
【００４９】
このように、本実施形態の光ファイバ母材の製造方法によれば、従来、手作業により行われていた、スート管部１２内に堆積したスートの除去を、製品管部１１内へのスートの堆積と同時に自動で行うことができるので、光ファイバ母材の製造効率を向上することがきる。また、螺旋形状の自動スート除去部材２４を、スート管部１２の内壁面１２ａに接触するように配置することにより、自動スート除去部材２４によって、スート管部１２を、その内側から支持することになるので、石英ガラス管１０の加熱時に、スート管部１２が変形することを防止できる。また、自動スート除去部材２４の螺旋形状の中心部の空間２４ａを介して、ガラス原料ガスと酸素ガスを外部に排出することができるので、石英ガラス管１０の内部圧力が上昇して、石英ガラス管１０が破裂することを防止できる。さらに、スート管部１２内で自動スート除去部材２４を回転させることにより、スート管部１２内においてスートを常に除去することができるとともに、スート管部１２のさらに下流側へスートを排出することができる。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５１】
［実施例］
製品管部と、製品管部の一端に設けられたスート管部と、製品管部の他端に設けられたダミー管部とを備えた石英ガラス管を用意した。この石英ガラス管は、内径が４０ｍｍ、製品管部の長さが１５００ｍｍ、スート管部の長さが４００ｍｍ、ダミー管部の長さが９００ｍｍであった。
まず、石英ガラス管のスート管部およびダミー管部をそれぞれ、光ファイバ母材の製造装置のチャックによって固定した。
次いで、この石英ガラス管のスート管部内に、外径３８ｍｍ、長さ３００ｍｍのステンレス製のスプリング形状の自動スート除去部材を設置し、スート管部の下流側において、自動スート除去部材にモータを接続した。
また、石英ガラス管にモータを接続した。
次いで、石英ガラス管を中心軸回りに回転させるとともに、スート管部内において自動スート除去部材を中心軸周りに回転させながら、ダミー管部側から、石英ガラス管内に、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）と酸素（Ｏ２）ガスを導入し、酸水素バーナを、製品管部とスート管部の境界近傍と、製品管部とダミー管部の境界近傍との間をトラバースさせながら、酸水素バーナによって、製品管部の内部を、その外部から１９００℃に加熱し、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）から構成されるスートを生成し、石英ガラス管（製品管部）の内壁面にこれを堆積させ、ガラス微粒子層を形成した。
このとき、石英ガラス管の回転数を２０ｒｐｍとし、フレームの回転数を３０ｒｐｍとした。
その結果、フレームの回転によって、スート管部の内壁面に堆積したガラス微粒子が除去された。また、従来の製造方法では、スート管部の曲がりが０．３５ｍｍ程度であったが、本実施例では、スート管部の曲がりが０．１ｍｍ程度に抑えられた。その結果、従来の製造方法では、コア偏心量が０．７μｍ程度であったが、本実施例では、コア偏心量が０．２μｍ以下に抑えられた。
【符号の説明】
【００５２】
１０・・・石英ガラス管、１１・・・製品管部、１２・・・スート管部、１３・・・ダミー管部、２０・・・光ファイバ母材の製造装置、２１，２２・・・チャック、２３・・・酸水素バーナ、２４・・・自動スート除去部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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