(57)【要約】【課題】  ガラス微粒子堆積体へ不純物を混入させず、非円化や偏肉化を抑えた高品質なガラス微粒子堆積体を製造する。【解決手段】  本発明のガラス微粒子堆積体の製造装置１０は、外周にガラス微粒子を堆積させるガラスロッド１３の一端を保持してガラスロッド１３を回転させながら軸方向へ移動させる移動機構を構成するシード棒１４と、ガラスロッド１３の他端が当接される振れ回り抑制用支持具１５をガラスロッド１３の軸方向への移動に追従させるガラスロッド防振装置１２を備え、支持具１５の少なくともガラスロッド１３が接触する部分の硬度が、ガラスロッド１３の硬度以上である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周にガラス微粒子を堆積させるガラスロッドの一端を把持して当該ガラスロッドを回転させながら軸方向へ移動させる移動機構と、前記ガラスロッドの他端に振れ回り抑制用支持具を当接させて前記ガラスロッドの軸方向への移動に追従させる防振機構とを備えたガラス微粒子堆積体の製造装置であって、
前記振れ回り抑制用支持具の少なくとも前記ガラスロッドと接触する部分の硬度が、前記ガラスロッドの硬度以上であることを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造装置。
【請求項２】
前記振れ回り抑制用支持具の少なくとも前記ガラスロッドと接触する部分の材質が、非金属またはセラミックスであることを特徴とする請求項１に記載のガラス微粒子堆積体の製造装置。
【請求項３】
ガラスロッドの一端を把持して回転させながら軸方向へ移動させるとともに、その移動に追従させながら当該ガラスロッドの他端を保持し、当該ガラスロッドの外周にガラス微粒子を堆積させるガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
前記ガラスロッドの他端に、少なくとも前記ガラスロッドと接触する部分の硬度が前記ガラスロッドの硬度以上である振れ回り抑制用支持具を当接させて前記ガラスロッドを保持することを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスロッドの周囲にガラス微粒子を堆積させたガラス微粒子堆積体の製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガラス微粒子堆積体を製造する方法としては、上端を支持したガラスロッドを回転させつつ軸方向へ移動させながら、その外周にバーナによってガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子堆積体を軸方向に成長させるＶＡＤ法（Vapor phase Axial Deposition）、あるいは径方向に成長させるＯＶＤ法（Outside Vapor Deposition）などが挙げられる。
【０００３】
上記の製造方法でガラス微粒子堆積体を製造する装置としては、ガラスロッドの振れ回りを無くして非円化や偏肉化を防止するために、上端のみならず下端を保持して安定させるガラスロッド防振装置を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このガラスロッド防振装置は、軸方向へ移動するガラスロッドに追従しながら、その下端に当接するアルミニウムなどの金属から形成された防振キャップを備えている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、防振キャップは、ガラスロッドの下端に対して固定されておらず、防振キャップが上方向にガラスロッドを押し上げようとする力で摩擦力を発生させて、ガラスロッドとともに同期してガラスロッドの軸回りに回転させるようになっている。そのため、ガラスロッドと防振キャップとの間で回転のずれが生じて擦れることにより、防振キャップの表面が削れることがあった。
【０００６】
そして、防振キャップが削れて生じた金属粉は、ガラス微粒子堆積体を製造する容器内に飛散してガラス微粒子堆積体に付着して混入すると、ガラス微粒子堆積体を焼結した際に、気泡や未焼結粒子の介在による白点の発生などの不良の発生を引き起こしてしまう。
特に、光ファイバを線引きするための母材を製造する場合、混入した金属粉が原因となり、線引きして得られた光ファイバの伝送損失が増加してしまう。
【０００７】
本発明は、ガラス微粒子堆積体へ不純物を混入させず、非円化や偏肉化を抑えた高品質なガラス微粒子堆積体を製造することが可能なガラス微粒子堆積体の製造装置及び製造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】
【０００８】
上記目的を達成することのできる本発明のガラス微粒子堆積体の製造装置は、外周にガラス微粒子を堆積させるガラスロッドの一端を把持して当該ガラスロッドを回転させながら軸方向へ移動させる移動機構と、前記ガラスロッドの他端に振れ回り抑制用支持具を当接させて前記ガラスロッドの軸方向への移動に追従させる防振機構とを備えたガラス微粒子堆積体の製造装置であって、前記振れ回り抑制用支持具の少なくとも前記ガラスロッドと接触する部分の硬度が、前記ガラスロッドの硬度以上であることを特徴としている。
【０００９】
また、前記振れ回り抑制用支持具の少なくとも前記ガラスロッドと接触する部分の材質が、非金属またはセラミックスであることが好ましい。
【００１０】
また、上記目的を達成することのできる本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法は、ガラスロッドの一端を把持して回転させながら軸方向へ移動させるとともに、その移動に追従させながら当該ガラスロッドの他端を保持し、当該ガラスロッドの外周にガラス微粒子を堆積させるガラス微粒子堆積体の製造方法であって、前記ガラスロッドの他端に、少なくとも前記ガラスロッドと接触する部分の硬度が前記ガラスロッドの硬度以上である振れ回り抑制用支持具を当接させて前記ガラスロッドを保持することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のガラス微粒子堆積体の製造装置及び製造方法によれば、ガラス微粒子堆積体へ不純物を混入させず、非円化や偏肉化を抑えた高品質なガラス微粒子堆積体を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造装置及び製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る第１の実施形態のガラス微粒子堆積体の製造装置を示す概略構成図であり、図２は、図１に示すガラスロッド防振装置の一部を断面視した側面図である。
図１に示すように、本発明に係る第１実施形態のガラス微粒子堆積体の製造装置１０は、密閉容器であるガラス堆積容器１１を備えており、このガラス堆積容器１１の下方側における外部に、ガラスロッド防振装置（防振機構）１２が設けられている。
【００１３】
ガラス堆積容器１１内には、石英ガラス（ＳｉＯ2）により形成されたガラスロッド１３が配設され、このガラスロッド１３の上端部は、移動機構を構成するシード棒１４により回転および昇降自在に保持される。一方、ガラスロッド１３の下端部は、ガラス堆積容器１１の底部に形成された挿通孔１１ａから下方へ突出され、ガラスロッド防振装置１２を構成する回転自在の振れ回り抑制用支持具（以下、「支持具」と称す）１５により保持される。
そして、ガラスロッド１３は、シード棒１４の回転により発生する振れ回りが、ガラスロッド防振装置１２によって防止されるようになっている。
【００１４】
支持具１５は、受け皿の形状をなし、ガイド１６に沿って昇降可能に支持された昇降体１７に取り付けられている。図２に示すように、昇降体１７は、連結パイプ部１７ａを有しており、この連結パイプ部１７ａの上端部には、支持具１５の下端部に形成された連結軸部１５ａがベアリング１８を介して回転可能に支持されている。
【００１５】
図１に示すように、昇降体１７には、端部に錘２１が取り付けられたワイヤー２２が接続されている。このワイヤー２２は、その途中が、上方に支持された複数個の滑車２３，２４に巻回されており、これにより、昇降体１７は錘２１が取り付けられたワイヤー２２によって上方へ引き上げられ、常に上方向への力が作用するようになっている。これにより、ガラスロッド１３の下端部をその受け皿形状の内側に当接させて保持した支持具１５は、ガラスロッド１３を上方へ付勢しながら、ガラスロッド１３の軸方向の移動に追従して動くようになされている。
そして、その上方への付勢力により発生したガラスロッド１３に対する摩擦力によって、支持具１５はガラスロッド１３とともに同期してガラスロッド１３の軸回りに回転する。これにより、ガラスロッド１３の振れ回りが抑制される。
【００１６】
また、支持具１５は、少なくともガラスロッド１３と接触する部分における硬度が、ガラスロッド１３の硬度以上となるように形成されている。
ここで、この支持具１５のガラスロッド１３との接触部分を形成する材質としては、非金属またはセラミックスが好ましく、セラミックスとしては、例えば、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）、炭化珪素（ＳｉＣ）が使用可能である。ここで、各材料の特性を表１に示す。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
表１に示すように、これらアルミナ、ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素は、何れも硬さが石英の硬さ（１０００ＨＶ１０）以上であり、最高使用温度も高温で耐熱性に優れている。
なお、支持具１５のガラスロッド１３との接触部分の材料としては、ガラスロッド１３と同じ石英ガラス（ＳｉＯ2）も使用可能である。
また、支持具１５のガラスロッド１３との接触部分のみならず、支持具１５の全体を、ガラスロッド１３以上の硬度を有する材料で形成しても良い。
【００１９】
上記のようなガラスロッド防振装置１２を備えたガラス微粒子堆積体の製造装置１０は、ガラスロッド１３の上端部付近に、ガラス微粒子生成用のバーナ２６を備えており、このバーナ２６により生成されたガラス微粒子がガラスロッド１３の外周面に堆積してガラス微粒子堆積体２７を形成する。
【００２０】
そして、このガラス微粒子堆積体２７の成長に合わせて、シード棒１４が上昇されることによりガラスロッド１３が上昇される。また、ガラス堆積容器１１には、ガラス堆積容器１１内で生じた排ガスや余剰のガラス微粒子が排気される排気口２８が設けられている。
【００２１】
次に、上記のガラス微粒子堆積体の製造装置によってガラス微粒子堆積体を製造する方法について説明する。
ＶＡＤ法を用いてガラス微粒子堆積体２７を製造するには、ガラス堆積容器１１内に、ガラス微粒子を生成するためのバーナ２６を１本または複数本配置する。バーナ２６は、ガラスロッド１３の外周面に対し、水平または斜め上方にガラス微粒子が吹き付けられるように向ける。そして、このバーナ２６により、回転しているガラスロッド１３の外周面にガラス微粒子を吹き付けて堆積させていく。
【００２２】
そして、ガラス微粒子の堆積量（ガラス微粒子堆積体の外径）を検出しながら、ガラスロッド１３を引き上げていき、この引き上げ距離を測定し、所定距離に到達したならば、引き上げを終了する。これにより、ガラスロッド１３の外周にガラス微粒子が堆積したガラス微粒子堆積体２７が製造される。この後、例えば、ガラス微粒子堆積体２７は、透明化処理されて光ファイバ用ガラス母材となる。
【００２３】
また、ＯＶＤ法を用いてガラス微粒子堆積体２７を製造するには、ガラス堆積容器１１内に、ガラス微粒子を生成するためのバーナ２６を１本または複数本設ける。バーナ２６は、ガラスロッド１３の外周面に対し、水平に配置する。
【００２４】
バーナ２６により合成されたガラス微粒子を、回転しているガラスロッド１３の全周にわたり付着させるとともに、ガラスロッド１３を上方向あるいは下方向へ移動させることでガラスロッド１３の長手方向にも付着させる。さらに、ガラスロッド１３を上下方向へ往復移動させることで、ガラス微粒子をガラスロッド１３に多層に堆積させていく。
【００２５】
そして、ガラスロッド１３に対するガラス微粒子の堆積重量をモニタし、堆積重量が設定値に達したならば、ガラスロッド１３の移動を終了する。これにより、ガラスロッド１３の外周にガラス微粒子が堆積したガラス微粒子堆積体２７が製造される。その後、例えば、ガラス微粒子堆積体２７は透明化処理されて光ファイバ用ガラス母材とされる。
【００２６】
ここで、ガラスロッド１３の下端に当接してガラスロッド１３を保持する支持具１５は、少なくともガラスロッド１３との接触部分の硬度がガラスロッド１３の硬度以上とされているので、ガラスロッド１３との間に回転差が発生して擦れが生じたとしても、削れることがない。
【００２７】
これにより、支持具１５が削れて粉が発生することを防ぎ、ガラス微粒子堆積体２７に対する不純物の付着や混入が防がれる。そして、ガラス微粒子堆積体２７を焼結して製品化した際に、気泡や未焼結粒子の介在による白点などの不良の発生を確実に防止することができる。
【００２８】
そして、本実施形態のガラス微粒子堆積体の製造装置及び製造方法によれば、アルミ製の防振キャップを用いていた従来では約４００本のガラス微粒子堆積体２７を製造した際に８本程度生じていた不良の発生をなくすことができる。
【００２９】
また、特に、光ファイバを線引きするための光ファイバ用ガラス母材を製造する場合、支持具１５のガラスロッド１３との接触部分を非金属から形成すれば、金属イオンによる吸収損失の発生を防止して光ファイバの伝送損失の増加を抑えることができる。
【００３０】
また、支持具１５の材質を石英ガラスとした場合には、仮に支持具１５またはガラスロッド１３が削れても、その発生した粉はガラス微粒子堆積体２７に対しての不純物とはならない。
【００３１】
（第２の実施形態）
次に、本発明に係る第２の実施形態のガラス微粒子堆積体の製造装置及び製造方法について説明する。
図３は、第２の実施形態に係るガラス微粒子堆積体の製造装置の下方部分を示す概略構成図である。図３に示すガラス微粒子堆積体の製造装置４０の上方部分は、図１と同様である。
図３に示すように、このガラス微粒子堆積体の製造装置４０では、第１の実施形態と同様の支持具１５が、ガラス堆積容器１１の下部に設けられたガラスロッド防振装置（防振機構）４１により昇降可能に支持されている。ガラスロッド防振装置４１は、支持具１５をガラスロッド１３の移動に合わせて追従させる主昇降体４２及び副昇降体４３を有している。
【００３２】
主昇降体４２にはボールナット４４が取り付けられており、このボールナット４４が、モータ４５で回転されるボールネジ４６に螺合されている。そして、モータ４５によってボールネジ４６が回転されることにより、主昇降体４２がガイド４７に沿って昇降される。また、副昇降体４３は支持具１５をガラスロッドに押し付ける押し付け部材としてのバネ４８により主昇降体４２に連結されており、ガイド５２に沿って上下動自在となっている。
【００３３】
これにより、副昇降体４３に取り付けられている防振キャップ１５がバネ４８により常時ガラスロッド１３の下端に所定の力で押し付けられるようになっている。
主昇降体４２には、この主昇降体４２に対する副昇降体４３の上方への相対的移動を制限する第１移動限界としての上限近接スイッチ４９と、下方への相対的移動を制限する第２移動限界としての下限近接スイッチ５０が設けられている。なお、副昇降体４３には、上限近接スイッチ４９や下限近接スイッチ５０を検出するための近接検出板５１が設けられている。
【００３４】
そして、このガラスロッド防振装置４１では、副昇降体４３が、バネ４８の力により主昇降体４２に対して相対的に上昇し、上昇量が大きくなると副昇降体４３に設けられている近接検出板５１が主昇降体４２の上限近接スイッチ４９をＯＮにする。
【００３５】
上限近接スイッチ４９がＯＮになると、モータ４５を駆動してボールネジ４６を回転させ、主昇降体４２を所定距離上昇させる。副昇降体４３は、主昇降体４２に対して相対的に下降するが、支持具１５は常にガラスロッド１３の下端に所定のバネ４８の復元力で接することになる。
【００３６】
また、副昇降体４３が相対的に下降して、主昇降体４２の下限近接スイッチ５０をＯＮとした場合には、モータ４５を制御してボールネジ４６を回転させて主昇降体４２を所定距離だけ下降させる。これにより、副昇降体４３は、主昇降体４２に対して相対的に上昇する。
【００３７】
したがって、バネ４８の伸び量は、主昇降体４２の上限近接スイッチ４９と下限近接スイッチ５０との間の範囲でしか移動しないので、非常に少ない伸びの範囲で支持具１５をガラスロッド１３の下端に押し付けることになり、過剰な力が作用したり、あるいは押圧力が不足して支持具１５が緩んだりガラスロッド１３から離れるようなことは避けられる。
【００３８】
また、主昇降体４２を移動させる所定距離としては、上限近接スイッチ４９と下限近接スイッチ５０との間の距離よりも小さいものとする。また、モータ４５により主昇降体４２を昇降させる際の速度は、ガラスロッド１３の昇降速度よりも大きなものとして、ガラスロッド１３を上昇させる際でも支持具１５がガラスロッド１３の下端から離れないようにする。
【００３９】
上記第１，第２の実施形態では、何れも、ガラス堆積容器１１の底部に形成された挿通孔１１ａから突出させたガラスロッド１３の下端を支持具１５によって保持したが、このガラスロッド１３の保持部分の構造は、上記の例に限定されない。
ここで、ガラス堆積容器１１内を密閉状態に維持しながらガラスロッド１３の下端を保持する構造について、第１の実施形態に係る製造装置１０に適用した場合を例にとって説明する。
【００４０】
図４は、ガラス微粒子堆積体の製造装置の他の例を示す概略構成図である。
図４に示すように、このガラス微粒子堆積体の製造装置６０は、第１の実施形態に係る製造装置１０のガラス堆積容器１１を密閉構造としたものである。
この製造装置６０では、昇降体１７の上端近傍にフランジ１７ｂが形成され、このフランジ１７ｂとガラス堆積容器１１の底部に形成された挿通孔１１ａの縁部との間に、伸縮可能な筒状のジャバラ６１が気密状態に設けられ、これにより、ガラス堆積容器１１が密閉状態に維持されている。
【００４１】
なお、ジャバラ６１としては、３００℃程度の耐熱性、酸化ガスの不透過性を要することから、シリコン系の樹脂を用いることが好ましい。
そして、この構造のガラス微粒子堆積体の製造装置６０によれば、ガラスロッド１３へのガラス微粒子の堆積が行われるガラス堆積容器１１の密閉状態を維持しつつ、ガラスロッド１３の下端部を、軸方向の移動に追従させながら保持することができる。
【００４２】
また、上記のガラスロッド防振装置１２，４１をガラス堆積容器１１の内側に配置して、ジャバラ６１によりガラスロッド防振装置１２，４１を覆うことで、ガラス微粒子を堆積させる空間を気密にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る第１の実施形態のガラス微粒子堆積体の製造装置を示す概略構成図である。
【図２】図１に示すガラスロッド防振装置の一部を断面視した側面図である。
【図３】本発明に係る第２の実施形態のガラス微粒子堆積体の製造装置を示す概略構成図である。
【図４】本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造装置の他の例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０，４０，６０  ガラス微粒子堆積体の製造装置
１２，４１  ガラスロッド防振装置（防振機構）
１３  ガラスロッド
１４  シード棒（移動機構）
１５  振れ回り抑制用支持具
２７  ガラス微粒子堆積体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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