(57)【要約】【課題】ガラス微粒子体の非円・偏肉を防止して品質劣化を防止することのできるガラスロッド防振装置およびこの防振装置を用いた光ファイバ用ガラス母材製造装置並びに光ファイバ用ガラス母材製造方法を提供する。【解決手段】ガラスロッド１３の一端は移動機構１４により保持されて回転およびガラスロッド１３の中心軸方向へ往復移動する。一方、他端は移動機構１４とは別個に制御されるキャップ駆動機構１９により駆動されて、移動機構１４と同期してガラスロッド１３に追従可能な防振キャップ１５に保持されているので、常にガラスロッド１３の両端を保持することができる。これにより、ガラスロッド１３を両端から強く抑えることなく、ガラスロッド１３の振れを防止することができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスロッドの一端を保持して当該ガラスロッドの中心軸方向へ往復移動自在の移動機構と、前記ガラスロッドの他端を保持し前記移動機構の移動に追従して移動可能なキャップ機構と、を備えたガラスロッド防振装置であって、
前記移動機構とは別個に前記キャップ機構をモータ駆動するキャップ駆動機構を有することを特徴とするガラスロッド防振装置。
【請求項２】
前記移動機構が回転自在であると共に、前記キャップ機構が前記移動機構の回転に同期して回転可能であることを特徴とする請求項１に記載したガラスロッド防振装置。
【請求項３】
前記キャップ駆動機構が、前記移動機構と同期してキャップ機構を駆動させるものであることを特徴とする請求項１または２に記載したガラスロッド防振装置。
【請求項４】
前記キャップ機構は、前記往復移動方向へ移動可能な第１移動部と、この第１移動部に対して前記往復移動方向へ相対的に移動可能な第２移動部を有し、
前記第１移動部には、前記第２移動部の前記往復移動方向の一方向への相対的移動を制限する第１移動限界と、前記第２移動部の前記往復移動方向の他方向への相対的移動を制限する第２移動限界が設けられており、
前記第２移動部が前記第１移動限界に達した場合には、前記第１移動部を前記一方向へ移動させ、前記第２移動部が前記第２移動限界に達した場合には、前記第１移動部を前記他方向へ移動させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載したガラスロッド防振装置。
【請求項５】
前記第１移動部と、前記第２移動部とが、弾性部材により連結されていることを特徴とする請求項４に記載したガラスロッド防振装置。
【請求項６】
ガラスロッド上にガラス微粒子を堆積させながら当該ガラスロッドを回転させると共に上昇または、上昇および下降させて光ファイバ用ガラス母材を製造する光ファイバ用ガラス母材製造装置において、
前記ガラスロッドが、請求項１から５のいずれか１項に記載されたガラスロッド防振装置により、ガラス堆積容器内に、支持されていることを特徴とする光ファイバ用ガラス母材製造装置。
【請求項７】
前記キャップ駆動機構が、前記ガラス堆積容器外に設けられており、前記キャップ機構がジャバラと昇降体とからなり、前記ジャバラが前記ガラス堆積容器を密閉状態に保持していることを特徴とする請求項６に記載した光ファイバ用ガラス母材製造装置。
【請求項８】
前記ガラス堆積容器の外側に前記キャップ駆動機構を収納する収納室を設けると共に、当該収納室に清浄な不活性ガスまたは清浄空気を圧入することを特徴とする請求項６に記載した光ファイバ用ガラス母材製造装置。
【請求項９】
請求項６から８のいずれか１項に記載した光ファイバ用ガラス母材製造装置を用いた光ファイバ用ガラス母材製造方法であって、
ガラス微粒子堆積中の堆積重量を測定し、この測定重量に基づいてガラス微粒子堆積工程を終了させることを特徴とする光ファイバ用ガラス母材製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガラスロッド防振装置およびこの防振装置を用いた光ファイバ用ガラス母材製造装置並びに光ファイバ用ガラス母材製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、出発ロッドにガラス微粒子を堆積させて光ファイバ用ガラス母材を製造するためのガラスロッド防振装置およびこの防振装置を用いた光ファイバ用ガラス母材製造装置並びに光ファイバ用ガラス母材製造方法としては、特開平７−１０９１４２号公報に開示されているようなものがある。この公報に開示された光ファイバ用ガラス母材の製造方法は、いわゆる軸付方法（ＶＡＤ）と言われる方法に関するものであり、ガラスロッドが上昇するだけである。
すなわち、図３に示すガラスロッド防振装置１００では、出発ロッド１０１の上端部は、シード棒１０２により回転および昇降自在に保持されている。一方、出発ロッド１０１の下端部は、回転自在の防振キャップ１０３により支持されており、シード棒１０２の回転により出発ロッド１０１が回転された際の遠心力による振れ回りを防止するようになっている。
【０００３】
また、出発ロッド１０１の上端部付近にはガラス微粒子生成用のバーナ１０４が設けられており、このバーナ１０４により生成されたガラス微粒子が出発ロッド１０１の外周面に堆積してガラス微粒子堆積体１０５を生成する。このガラス微粒子堆積体１０５の成長に合わせて、シード棒１０２を上昇させることにより出発ロッド１０１を上昇させる。
【０００４】
防振キャップ１０３はガイド１０６に沿って出発ロッド１０１の昇降に追従できるようにセットされている。すなわち、防振キャップ１０３は複数個の滑車１０７、１０８を介してワイヤー１０９により重り１１０に接続されているので、常に上方向への力が作用するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した光ファイバ用ガラス母材製造装置を用いて、出発ロッドを繰り返し往復移動させて、出発ロッドの外周面に多数層のガラス微粒子を堆積させる（ＯＶＤ法という）場合は、ＶＡＤ法に比べ、出発ロッドが速い速度で上下に移動するため、防振キャップの追従が難しくなる。
ＶＡＤ法の場合には、出発ロッドの外周面に堆積したガラス微粒子の外径を測定して、出発ロッドを引き上げていき、引き上げた距離を測定してガラス微粒子堆積体の作成完了を判断している。
ＯＶＤ法の場合には、ガラス微粒子堆積体の重量を測定しており、その測定された重量に基づいて、ガラス微粒子堆積体の作成完了を判断している。そのため、ＯＶＤ法では、防振キャップが出発ロッドの往復移動に追従できない場合には、ガラス微粒子堆積体の重量の測定値に大きなバラツキが生じてしまう。
【０００６】
本発明の目的は、ガラス微粒子体の非円・偏肉を防止して品質劣化を防止でき、かつ、測定重量のバラツキが少ないガラスロッド防振装置およびこの防振装置を用いた光ファイバ用ガラス母材製造装置並びにガラス母材製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明に係るガラスロッド防振装置は、請求項１に記載したように、ガラスロッドの一端を保持して当該ガラスロッドの中心軸方向へ往復移動自在の移動機構と、前記ガラスロッドの他端を保持し前記移動機構の移動に追従して移動可能なキャップ機構と、を備えたガラスロッド防振装置であって、前記移動機構とは別個に前記キャップ機構をモータ駆動するキャップ駆動機構を有することである。
【０００８】
このように構成されたガラスロッド防振装置においては、ガラスロッドは、一端が移動機構に保持され、他端がキャップ機構に保持される。キャップ機構は、移動機構の井戸に追従して移動するので、ガラスロッドを両端から強く抑えることなく、ガラスロッドの振れを防止することができる。キャップ機構が、ガラスロッド（出発ロッド）に追従できるため、ガラス微粒子堆積体の重量の測定に際し、測定重量のバラツキを小さくすることができる。
【０００９】
また、本発明に係るガラスロッド防振装置は、請求項２に記載したように、前記移動機構が回転自在であると共に、前記キャップ機構が前記移動機構の回転に同期して回転可能であってもよい。
このような構成にすることで、ガラスロッドがキャップ機構上を滑らず、ガラスロッドの振れ回りが防止できる。
【００１０】
また、本発明に係るガラスロッド防振装置は、請求項３に記載したように、前記キャップ駆動機構が、前記移動機構と同期してキャップ機構を駆動させてもよい。
【００１１】
また、本発明に係るガラスロッド防振装置は、請求項４に記載したように、前記キャップ機構は、前記往復移動方向へ移動可能な第１移動部と、この第１移動部に対して前記往復移動方向へ相対的に移動可能な第２移動部を有し、前記第１移動部には、前記第２移動部の前記往復移動方向の一方向への相対的移動を制限する第１移動限界と、前記第２移動部の前記往復移動方向の他方向への相対的移動を制限する第２移動限界が設けられており、前記第２移動部が前記第１移動限界に達した場合には、前記第１移動部を前記一方向へ移動させ、前記第２移動部が前記第２移動限界に達した場合には、前記第１移動部を前記他方向へ移動させてもよい。
【００１２】
また、本発明に係るガラスロッド防振装置は、請求項５に記載したように、前記第１移動部と、前記第２移動部とが、弾性部材により連結されていてもよい。
【００１３】
また、本発明に係る光ファイバ用ガラス母材製造装置は、請求項６に記載したように、請求項１から５のいずれか１項に記載されたガラスロッド防振装置を用いて、ガラスロッド上にガラス微粒子を堆積させながら当該ガラスロッドを回転させると共に上昇または、上昇および下降させて光ファイバ用ガラス母材を製造する光ファイバ用ガラス母材製造装置であって、前記ガラスロッドが、ガラス堆積容器内に、支持されていることである。
【００１４】
このように構成された光ファイバ用ガラス母材製造装置においては、ガラス微粒子をガラスロッド上に堆積させながら、前記ガラスロッドが上昇または、上昇及び下降するが、ガラスロッドを両端から強く抑えることなく、ガラスロッドの振れを防止することができる。
【００１５】
また、本発明に係る光ファイバ用ガラス母材製造装置は、請求項７に記載したように、前記キャップ駆動機構が、前記ガラス堆積容器外に設けられており、前記キャップ機構がジャバラと昇降体とからなり、前記ジャバラが前記ガラス堆積容器を密閉状態に保持していてもよい。
【００１６】
また、本発明に係る光ファイバ用ガラス母材製造装置は、請求項８に記載したように、前記ガラス堆積容器の外側に前記キャップ駆動機構を収納する収納室を設けると共に、当該収納室に清浄な不活性ガスまたは清浄空気を圧入してもよい。
【００１７】
また、本発明に係る光ファイバ用ガラス母材製造方法は、請求項９に記載したように、請求項６から８のいずれか１項に記載した光ファイバ用ガラス母材製造装置を用いた光ファイバ用ガラス母材製造方法であって、ガラス微粒子堆積中の堆積重量を測定し、この測定重量に基づいてガラス微粒子堆積工程を終了させることである。
【００１８】
このように構成された光ファイバ用ガラス母材製造方法においては、ガラスロッド防振装置によりガラスロッドを両端から強く抑えることなく上下端部を保持されているので、ガラスロッドの振れを防止すると共に正確な重量を測定することができ、ガラス微粒子の堆積重量を正確に検出することができる。これにより、ガラス微粒子の堆積量に基づいて行われる堆積工程の終了を、正確に判断することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るガラスロッドの防振装置およびこの防振装置を用いた光ファイバ用ガラス母材製造装置並びにガラス母材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。
【００２０】
図１に示すように、本発明に係る第１実施形態である光ファイバ用ガラス母材製造装置１０における密閉容器であるガラス堆積容器１１の内部にガラスロッド防振装置１２が設けられている。
ガラスロッド防振装置１２では、ガラスロッドである出発ロッド１３の上端部は、移動機構としてのシード棒１４により回転および昇降自在に保持されている。一方、出発ロッド１３の下端部は、例えばベアリングにより回転自在のキャップ機構である防振キャップ１５により支持されており、シード棒１４の回転により出発ロッド１３が回転された際の遠心力による振れ回りを防止するようになっている。
【００２１】
また、出発ロッド１３の上端部付近にはガラス微粒子生成用のバーナ１６が設けられており、このバーナ１６により生成されたガラス微粒子が出発ロッド１３の外周面に堆積してガラス微粒子堆積体１７を生成する。このガラス微粒子堆積体１７の成長に合わせて、シード棒１４を上昇または、上昇および下降させることにより出発ロッド１３を上昇させる。また、ガラス堆積容器１１には、排気口１８が設けられている。
【００２２】
ＶＡＤ法を用いて光ファイバ用ガラス母材を製造するには、ガラス堆積容器１１内に、ガラス微粒子を合成するために、バーナ１６が１本または複数本配置される。バーナ１６は、出発ロッド１３の外周面に対し、斜め上方にガラス微粒子が吹き付けられるように向けられている。このバーナ１６により、回転している出発ロッド１３の外周面にガラス微粒子を堆積させていく。ガラス微粒子の堆積量（堆積したガラス微粒子の外径）を検出しながら、出発ロッド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、引き上げが終了し、ガラス微粒子堆積体１７が製作される。この後、ガラス微粒子堆積体１７は透明化処理されて、光ファイバ用ガラス母材が製造される。
【００２３】
ＯＶＤ法を用いて光ファイバ用ガラス母材を製造するには、ガラス堆積容器１１内に、バーナ１６が、１本または複数本設けられている。バーナ１６は、出発ロッド１３の軸線に対し略直角となるように配置される。バーナ１６により合成されたガラス微粒子は、回転している出発ロッド１３の全周にわたり付着するとともに、出発ロッド１３が上方向へあるいは下方向へ移動することで出発ロッド１３の長手方向にも付着することができる。さらに、出発ロッド１３を上下方向へ往復移動させることで、多数層のガラス微粒子が出発ロッド１３に堆積していくこととなる。出発ロッド１３に対するガラス微粒子の堆積重量を測定し、堆積重量が設定値に達したならば、出発ロッド１３の移動を終了し、ガラス微粒子堆積体１７が作成され、この後、透明化処理を行い、光ファイバ用ガラス母材が製造される。
【００２４】
防振キャップ１５は、ガラス堆積容器１１の下部に設けられているキャップ駆動機構１９により上下可能に支持されている。キャップ駆動機構１９は、出発ロッド１３の下方位置において、主ジャバラ２０および副ジャバラ２１によって、ガラス堆積容器１１の密閉状態を保持しつつ、ガラス堆積容器１１の外部に、防振キャップ１５を移動させる第１移動部である主昇降体２２および第２移動部である副昇降体２３を有している。なお、主ジャバラ２０および副ジャバラ２１の材質としては、３００℃程度の耐熱性があること、および酸性ガスの不透過性から、シリコン系の樹脂を用いることができる。
【００２５】
主昇降体２２にはボールナット２４が取付けられており、このボールナット２４が制御可能な駆動手段としてのモータ２５で回転されるボールネジ２６に螺合することにより、主昇降体２２はガイド２７に沿って昇降自在となっている。また、副昇降体２３は弾性部材としてのバネ２８により主昇降体２２に連結されており、ガイド２９に沿って上下動自在となっている。
【００２６】
バネ２８の復元力は、副ジャバラ２１を伸ばすのに必要な力よりも若干大きくなるように設定されており、例えば０．１ｋｇ以上のものが使用できる。これにより、副昇降体２３に取付けられている防振キャップ１５がバネ２８により常時出発ロッド１３の下端面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２２には、主昇降体２２に対する副昇降体２３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２９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３０が設けられている。なお、副昇降体２３には、上限近接スイッチ２９や下限近接スイッチ３０を検出するための近接検出板３１が設けられている。
【００２７】
次に、ガラスロッド防振装置１２による出発ロッド１３の保持動作について説明する。ここで、「保持」とは、把持や支持を含む。
出発ロッド１３の上端部はシード棒１４により把持されて、回転および昇降する。一方、出発ロッド１３の下端部は防振キャップ１５により保持されている。すなわち、前述したように、防振キャップ１５は副昇降体２３を介してバネ２８の力により出発ロッド１３の下端面に押し付けられており、シード棒１４の上昇により出発ロッド１３が上昇すると、防振キャップ１５および副昇降体２３はバネ２８の力により上昇して、防振キャップ１５が出発ロッド１３の下端面から離れないようにする。
【００２８】
副昇降体２３はバネ２８の力により主昇降体２２に対して相対的に上昇するので、上昇量が大きくなると副昇降体２３に設けられている近接検出板３１が主昇降体２２の上限近接スイッチ２９をＯＮにする。上限近接スイッチ２９がＯＮになると、モータ２５が駆動してボールネジ２６を回転させ、主昇降体２２を所定距離上昇させる。副昇降体２３は、主昇降体２２に対して相対的に下降するが、防振キャップ１５は常に出発ロッド１３の下端面に所定のバネの復元力で接することになる。
また、副昇降体２３が相対的に下降して、主昇降体２２の下限近接スイッチ３０をＯＮとした場合には、モータ２５を制御してボールネジ２６を回転させて主昇降体２２を所定距離だけ下降させる。副昇降体２３は、主昇降体２２に対して相対的に上昇する。
【００２９】
従って、バネ２８の伸び量は、主昇降体２２の上限近接スイッチ２９と下限近接スイッチ３０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防振キャップ１５を出発ロッド１３の下面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防振キャップ１５が緩んだり出発ロッド１３から離れるようなことは避けられる。
【００３０】
なお、主昇降体２２を移動させる所定距離としては、上限近接スイッチ２９と下限近接スイッチ３０との間の距離よりも小さいものとする。また、モータ２５により主昇降体２２を昇降させる際の速度は、出発ロッド１３の昇降速度よりも大きなものとして、出発ロッド１３を上昇させる際でも防振キャップ１５が出発ロッド１３の下端面から離れないようにする。
【００３１】
次に、具体例について説明する。例として、４０ｍｍφ×２４００ｍｍの出発ロッド１３をシード棒１４に取付け、昇降を行わせて、該出発ロッド１３の重量を、出発ロッド１３の上部に取り付けたロードセルで測定した。昇降により測定値は変化したが、重量測定のばらつきは、数１００ｇ以下であった。これは、従来法におけるばらつきが数ｋｇあったことと比較して著しい改善であるといえる。また、シード棒１４の動きに対する追従速度は、昇降速度が一般的な速度である２０００〜１００ｍｍ／分の範囲では十分に追従可能であることがわかった。
【００３２】
以上、前述したガラスロッド防振装置およびこの防振装置を用いた光ファイバ用ガラス母材製造装置並びに光ファイバ用ガラス母材製造方法によれば、防振キャップ１５の外れを防止して、出発ロッド１３に振れが生じるのを防止することができるので、ガラス微粒子堆積体１７の非円・偏肉を防止して品質劣化を防止することができる。また、防振キャップ１５が外れて出発ロッド１３が振り回され、バーナ１６を破損させるような事態を回避することができる。
また、ガラスロッド防振装置１２の駆動部分がガラス堆積容器１１の外にあるため、駆動部分の腐食を防止することができる。
また、ガラス堆積容器１１の密閉度を高く保持することができるので、埃等の異物の混入を防止し、品質の高いガラス母材を製造することができる。
【００３３】
さらに、防振キャップ１５はほぼ一定な力で出発ロッド１３の下面を押しているので、シード棒１４の保持部が緩むほどの大きな荷重変化を避けることができる。このため、出発ロッド１３の上部に設けられたロードセルで、ガラス微粒子の堆積重量を精度よく測定することができるので、測定重量に基づいて堆積工程を終了しても、堆積重量がずれて分散特性やカットオフ特性等の品質劣化を招くようなことは避けられる。
【００３４】
次に、本発明に係る第２実施形態について説明する。なお、図１で説明した第１実施形態と共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明は省略することとする。
この第２実施形態においては、キャップ駆動機構１９がシード棒１４と同期して防振キャップ１５を駆動させるものである。すなわち、シード棒１４の上下移動指令と同時にモータ２５に指令を発して、防振キャップ１５を上下移動させる。この場合には、副昇降体２３は設けなくても実施可能であり、そうすれば、出発ロッド１３に作用する防振キャップ１５の力をさらに減少させることができ、シード棒１４の保持部の緩み防止やガラス堆積重量測定の誤差の低減を図ることができる。
【００３５】
副昇降装置を設けると、シード棒１４の移動と、主昇降装置の同期がずれた場合に出発ロッド１３の破損を防止することができて、望ましい。主昇降体２２に設けられている上限近接スイッチ２９および下限近接スイッチ３０は設けなくても良い。
また、前述した第１実施形態における具体例と同じ条件で重量測定を行った結果、数１０ｇのばらつきが生じただけであり、著しい改善がなされたといえる。
【００３６】
次に、本発明に係る第３実施形態について説明する。なお、図１で説明した第１実施形態と共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明は省略することとする。
この第３実施形態では、前述した第１および第２実施形態において、制御可能な移動手段として用いたモータ２５の代わりに、エアーシリンダを用いたものである。これにより、一層のコストダウンをはかることができる。
この場合について、前述した第１実施形態における具体例と同じ条件で重量測定を行った結果、同程度のばらつきが生じただけであり、著しい改善がなされたといえる。なお、追従速度は、１０００〜５０ｍｍ／分程度であるが、これは使用するエアーシリンダの制御能力による制限であり、エアーシリンダの能力向上によりさらに追従範囲を広げることが可能である。
【００３７】
次に、図２に基づいて、本発明に係る第４実施形態について説明する。なお、既に図１において説明したものと同じ構成については同じ符号を付して重複する説明は省略する。
【００３８】
このガラスロッド防振装置４０では、第１実施形態のキャップ駆動機構１９における主ジャバラ２０および副ジャバラ２１の代わりに主円筒４１および副円筒４２を設けると共に、主昇降体２２、副昇降体２３、モータ２５等を収納する収納室４３を設け、この収納室４３内部に清浄な不活性ガス４４または清浄空気をパージするようにしたものである。収納室４３内は、ガラス堆積容器１１内よりも陽圧にする。これにより、収納室４３内へガラス堆積容器１１内の雰囲気が流入しないので、キャップ駆動機構１９の各部位が腐食するのを防止することができる。収納室４３内を清浄雰囲気（例えば、クリーン度クラス１００）に保つと、ガラス堆積容器１１内部への異物の混入を防止することができる。
【００３９】
なお、本発明のガラスロッドの防振装置およびこの防振装置を用いた光ファイバ用ガラス母材製造装置並びに光ファイバ用ガラス母材製造方法は、前述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係るガラスロッドの防振装置および光ファイバ用ガラス母材製造装置並びに製造方法によれば、ガラス微粒子体の非円・偏肉を防止して品質劣化を防止でき、かつ、ガラス微粒子体の堆積重量を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガラスロッドの防振装置およびこの防振装置を用いた光ファイバ用ガラス母材製造装置並びに光ファイバ用ガラス母材製造方法の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る第４実施形態を示す要部断面図である。
【図３】従来におけるガラスロッドの防振装置およびこの防振装置を用いた光ファイバ用ガラス母材製造装置並びに光ファイバ用ガラス母材製造方法を示す構成図である。
【符号の説明】
１０　光ファイバ用ガラス母材製造装置
１１　ガラス堆積容器（密閉容器）
１２　ガラスロッド防振装置
１３　出発ロッド（ガラスロッド）
１４　シード棒（移動機構）
１５　防振キャップ（キャップ機構）
１９　キャップ駆動機構
２０　主ジャバラ（ジャバラ）
２１　副ジャバラ（ジャバラ）
２２　主昇降体（第１移動部）
２３　副昇降体（第２移動部）
２５　モータ（移動手段）
２８　バネ（弾性部材）
２９　上限近接スイッチ（第１移動限界）
３０　下限近接スイッチ（第２移動限界）
４３　収納室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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