(57)【要約】【課題】ガラス母材の延伸開始時にて、その延伸外径を容易にかつ迅速に安定させて材料の無駄を大幅に抑える。【解決手段】本発明のガラス母材の製造方法及びガラス母材の延伸方法は、出発種棒１１の先端部分を、例えば、石英にフッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、ホウ素（Ｂ）、リン（Ｐ）からなる群の中から１種以上を選択して含有させることにより、高温加熱時（２０００℃）において純石英よりも粘度が低く、かつ、ガラス母材１０の最低粘度部分の粘度以上とされた低粘度部１１ａとしておく。延伸工程の際に、延伸開始部分において、粘度の差による出発種棒１１と焼結体１３との伸びの差を抑え、外径の変動を低減させる。【選択図】　　図４
2004051382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出発種棒の端部にガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子堆積体となし、前記ガラス微粒子堆積体を加熱して透明化するガラス母材の製造方法であって、
前記出発種棒の先端部分の２０００℃における粘度が、純石英の２０００℃における粘度よりも小さく、かつ、前記ガラス母材の２０００℃における最低粘度部分の粘度以上であることを特徴とするガラス母材の製造方法。
【請求項２】
前記出発種棒の前記ガラス微粒子によって覆われる部分の２０００℃における粘度が、純石英の２０００℃における粘度よりも小さく、かつ、前記ガラス母材の２０００℃における最低粘度部分の粘度以上であることを特徴とする請求項１に記載のガラス母材の製造方法。
【請求項３】
前記出発種棒の全体の２０００℃における粘度が、純石英の２０００℃における粘度よりも小さく、かつ、前記ガラス母材の２０００℃における最低粘度部分の粘度以上であることを特徴とする請求項１に記載のガラス母材の製造方法。
【請求項４】
出発種棒の端部にガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子堆積体となし、前記ガラス微粒子堆積体を加熱して透明化することでガラス母材となし、その後、前記ガラス母材を前記出発種棒との連結部分側から加熱しながら、前記出発種棒を軸方向へ引っ張り、前記ガラス母材を延伸させるガラス母材の延伸方法であって、
前記出発種棒の先端部分の２０００℃における粘度が、純石英の２０００℃における粘度よりも小さく、かつ、前記ガラス母材の２０００℃における最低粘度部分の粘度以上であることを特徴とするガラス母材の延伸方法。
【請求項５】
前記出発種棒の前記ガラス微粒子によって覆われる部分の２０００℃における粘度が、純石英の２０００℃における粘度よりも小さく、かつ、前記ガラス母材の２０００℃における最低粘度部分の粘度以上であることを特徴とする請求項４に記載のガラス母材の延伸方法。
【請求項６】
前記出発種棒の全体の２０００℃における粘度が、純石英の２０００℃における粘度よりも小さく、かつ、前記ガラス母材の２０００℃における最低粘度部分の粘度以上であることを特徴とする請求項４に記載のガラス母材の延伸方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出発種棒の端部にガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子堆積体とし、そのガラス微粒子堆積体を加熱して透明化するガラス母材の製造方法及び得られたガラス母材を延伸するガラス母材の延伸方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光ファイバを構成するコアは、ガラス微粒子堆積体を加熱して透明化処理を施したガラス母材を延伸させることにより造られる。
図５に示すように、ガラス母材１は、純石英から形成された出発種棒２にガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子堆積体３を作製し、その後、このガラス微粒子堆積体３を加熱して透明化（焼結）することにより製造される。ガラス微粒子堆積体３には、少なくとも中心、または全体に、コアとなるべき部分を形成するために、屈折率調節用の添加剤が添加されている。また、ガラス微粒子堆積体３を透明化したものを焼結体と呼ぶ。
【０００３】
そして、図６に示すように、上記のようにして製造されたガラス母材１を延伸する場合は、まず出発種棒２の対向側の焼結体４の端部にダミーガラス棒５を融着させる。ここで、焼結体４の両端部分の、出発種棒２の周囲に堆積した部分と、ダミーガラス棒５側の外形が一定でない部分とが非有効部であり、非有効部の間に形成された外形が一定の部分が、線引き後に製品として使用可能な有効部である。
次に、図７に示すように、非有効部の体積が大きな出発種棒２側を下側にして、延伸炉内のヒータ６によって焼結体４を出発種棒２側から加熱しながら引っ張る。これにより、有効部が所定外径に延伸される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の場合、焼結体４をヒータ６によって加熱して延伸を開始させる際に、純石英から形成された出発種棒２の粘度が焼結体４よりも高くなってしまう。このように出発種棒２の粘度が高いと、出発種棒２が焼結体４に比べて伸びにくい。そのため、出発種棒２の先端部分２ａが延伸されるときに、加熱される部分が出発種棒２から焼結体４に移り変わる境界部分において、急激に粘度が低下する。この粘度変化によって、出発種棒２の先端部分２ａを延伸した直後に、焼結体４の外径が急激に細く延伸されてしまう。
【０００５】
ガラス母材１の延伸に際し、通常は延伸した外径が一定となるように出発種棒２を引き取る速度を制御しているが、この急激な外径変動を目標値の許容範囲内に安定させるまでにかなりの延伸長が必要となってしまう。そのため、本来は有効部である部分が外径変動して、製品として使用できなくなるため、ガラス材料の無駄を生じてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、ガラス母材の延伸開始時にて、その延伸外径を容易にかつ迅速に安定させて材料の無駄を大幅に抑えることが可能なガラス母材の製造方法及びガラス母材の延伸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】
上記目的を達成するための本発明に係るガラス母材の製造方法は、出発種棒の端部にガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子堆積体となし、ガラス微粒子堆積体を加熱して透明化するガラス母材の製造方法であって、出発種棒の先端部分の２０００℃における粘度が、純石英の２０００℃における粘度よりも小さく、かつ、ガラス母材の２０００℃における最低粘度部分の粘度以上であることを特徴とする。
また、本発明に係るガラス母材の製造方法は、出発種棒のガラス微粒子によって覆われる部分の２０００℃における粘度が、純石英の２０００℃における粘度よりも小さく、かつ、ガラス母材の２０００℃における最低粘度部分の粘度以上であっても良い。
また、本発明に係るガラス母材の製造方法は、出発種棒の全体の２０００℃における粘度が、純石英の２０００℃における粘度よりも小さく、かつ、ガラス母材の２０００℃における最低粘度部分の粘度以上であっても良い。
【０００８】
また、上記目的を達成するための本発明に係るガラス母材の延伸方法は、出発種棒の端部にガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子堆積体となし、ガラス微粒子堆積体を加熱して透明化することでガラス母材となし、その後、ガラス母材を出発種棒との連結部分側から加熱しながら、出発種棒を軸方向へ引っ張り、ガラス母材を延伸させるガラス母材の延伸方法であって、出発種棒の先端部分の２０００℃における粘度が、純石英の２０００℃における粘度よりも小さく、かつ、ガラス母材の２０００℃における最低粘度部分の粘度以上であることを特徴とする。
また、本発明に係るガラス母材の延伸方法は、出発種棒のガラス微粒子によって覆われる部分の２０００℃における粘度が、純石英の２０００℃における粘度よりも小さく、かつ、ガラス母材の２０００℃における最低粘度部分の粘度以上であっても良い。
また、本発明に係るガラス母材の延伸方法は、出発種棒の全体の２０００℃における粘度が、純石英の２０００℃における粘度よりも小さく、かつ、ガラス母材の２０００℃における最低粘度部分の粘度以上であっても良い。
【０００９】
このように、出発種棒の、先端部分またはガラス微粒子によって覆われる部分もしくは全体にて、高温加熱時（２０００℃）における粘度を上記のように設定することで、出発種棒の粘度がガラス微粒子堆積体の透明化した部分（焼結体）の粘度に近づく。これにより、延伸工程を開始する際に、出発種棒と焼結体との伸びの差が抑えられ、あるいはなくされて、外径の変動が大幅に低減される。
これにより、延伸開始時にて外径を容易にかつ迅速に安定させて所望の外径範囲に仕上げることができ、材料の無駄を大幅に抑えることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るガラス母材の製造方法及びガラス母材の延伸方法の一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るガラス母材の製造方法及びガラス母材の延伸方法の一実施形態を説明するガラス微粒子堆積体の側面図である。図２は、ガラス母材にダミーロッドが接合された状態を示す側面図である。図３は、図２に示したガラス母材を延伸するための延伸炉を示す概略断面図である。図４は、図３に示したガラス母材を延伸する際の要部側面図である。
なお、本実施形態では、ＶＡＤ法（Ｖａｐｏｒ　ｐｈａｓｅ　Ａｘｉａｌ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：気相軸付法）によるガラス母材の製造方法を例にとって説明する。
【００１１】
ＶＡＤ法によってガラス母材を製造するには、まず、図１に示すように、出発種棒１１を垂直に配置し、この出発種棒１１を軸周りに回転させながらその下端部分にガラス微粒子を堆積体（すす付け）させてガラス微粒子堆積体１２を形成する。
【００１２】
ガラス微粒子は、出発種棒１１に向けて固定配置されたバーナ（図示せず）によって生成される。バーナは複数のポートを有しており、それぞれのポートに酸素、水素及びガラス原料ガスを導入して、加水分解反応によりガラス微粒子を生成させ、これを出発種棒１１の下端部分における周囲に堆積させる。このとき、光ファイバとしたときにコアとなるべき部分を形成するために、ガラス原料ガスに屈折率調節用の添加剤を含有させることによって、軸方向の中心部分の屈折率が周囲より高くなるように設定する。屈折率調節用の添加剤は、例えば屈折率を上昇させるゲルマニウム（Ｇｅ）を中心部に含有させても良いし、また、屈折率を下降させるフッ素（Ｆ）を周囲の部分に含有させても良い。また、任意の屈折率分布を得るために複数の添加剤を適宜含有させることが可能である。
このようにすると、出発種棒１１の下端部分にガラス微粒子が堆積されてガラス微粒子堆積体１２が形成される。
【００１３】
ここで、出発種棒１１は、石英ガラスをホスト材料として作製されるが、少なくともガラス微粒子が堆積する先端部分に、高温加熱時（例えば２０００℃）の粘度を低下させる添加剤を含有させておく。これにより、出発種棒１１の先端部分を低粘度部１１ａとしておく。例えば、添加剤として、フッ素（Ｆ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、塩素（Ｃｌ）、ホウ素（Ｂ）、リン（Ｐ）等を含有するものが使用できる。添加剤の含有量は、例えば２０００℃の高温加熱時において、低粘度部１１ａの粘度が、純石英よりも低く、かつ、ガラス微粒子堆積体１２を透明化して得られる焼結体の最低粘度部分の粘度以上となるように調節する。
ここで、焼結体の最低粘度部分とは、ガラス微粒子堆積体１２を作製する際に添加した屈折率調節用の添加剤が多く含まれた部分であり、一般にはコアとなるべき部分の中心部である。すなわち、出発種棒１１と軸方向に連続した部分が焼結体の最低粘度部分となっている。また、出発種棒の粘度は、焼結体の最低粘度と同等か、もしくはそれ以上である。したがって、焼結体の最低粘度部分は、ガラス母材の最低粘度部分となっている。
【００１４】
次に、ガラス微粒子堆積体１２の透明化（焼結）処理について説明する。
出発種棒１１にすす付けすることによって作製されたガラス微粒子堆積体１２を加熱炉内で加熱する。このようにすると、多孔質体であったガラス微粒子堆積体１２が焼結体となり透明化し、線引き時に光ファイバのコアあるいはコアとクラッドの一部となるガラス母材とされる。
【００１５】
次に、このガラス母材を延伸させる延伸工程について説明する。
まず、図２に示すように、出発種棒１１の対向側における焼結体１３の端部にダミーガラス棒１４を融着させる。
次いで、このガラス母材１０を、非有効部の体積が大きな出発種棒１１側を下側にし、図３に示すように、延伸炉２１内に設置する。
ここで、この延伸炉２１は、筒状の炉体２２と、この炉体２２の軸方向中間部分に設けられたヒータ２３とを有しており、上端側には上側駆動部２４が設けられ、下端側には下側駆動部２５が設けられている。上側駆動部２４にはダミーガラス棒１４が接続され、下側駆動部２５には出発種棒１１が接続される。
上側駆動部２４は、ガラス母材１０の軟化させる部分をヒータ２３に対して所定の位置に配置するように駆動される。下側駆動部２５は、出発種棒１１を下側に向けて引張り、ガラス母材１０の軟化した部分を下側に向けて延伸するように駆動される。
【００１６】
また、この延伸炉２１には、延伸されたガラス母材１０の外径寸法を検出する外径測定器２６が設けられており、この外径測定器２６からの測定データが制御部（図示せず）へ送信されるようになっている。そして、制御部は、延伸されたガラス母材１０の外径が予め設定された目標値となるように、外径測定器２６の測定データに基づいて上側駆動部２４及び下側駆動部２５の駆動速度を制御するように構成されている。
【００１７】
まず、ガラス母材１０を延伸する際には、ヒータ２３によってガラス母材１０の出発種棒１１との連結側を２０００℃程度に加熱し、下側駆動部２５によって下方へ引き下げる。
このようにすると、加熱されたガラス母材１３がその出発種棒１１側から次第に延伸される。
【００１８】
ここで、出発種棒１１は、その少なくとも先端部分が、上述した低粘度部１１ａとされているので、高温加熱時（例えば２０００℃）の粘度が純石英よりも低くされており、焼結体１３の粘度に近づけられている。
これにより、図４に示すように、延伸開始部分において、出発種棒１１と焼結体１３との伸びの差が抑えられる。また、低粘度部１１ａと焼結体１３との粘度差が全くない場合には、出発種棒１１と焼結体１３との間の伸びの差が発生しない。このようにして、出発種棒１１の少なくとも先端部分を低粘度部１１ａとしておくことによって、延伸外径の変動が大幅に低減される。
これにより、延伸開始時にて延伸外径を容易にかつ迅速に安定させて所望の外径範囲に仕上げることができ、ガラス材料の無駄を大幅に抑えることができる。
【００１９】
なお、上記実施形態では、出発種棒１１の先端部分を、２０００℃における粘度が純石英の粘度よりも小さく、かつ、ガラス母材１０の最低粘度部分の粘度以上とされた低粘度部１１ａとしたが、出発種棒１１のガラス微粒子堆積体１２によって覆われた部分を低粘度部１１ａとしても良く、あるいは出発種棒１１の全体を低粘度部１１ａとしても良い。
【００２０】
（実施例）
次に、本発明に係るガラス母材の製造方法及びガラス母材の延伸方法の実施例について説明する。
直径７０ｍｍのガラス母材を直径３０ｍｍに延伸する際に、純石英から形成された出発種棒を用いた場合、延伸開始部分の出発種棒の先端部分で外径が約１．０ｍｍ細くなり、その後も外径が目標値に対して±０．８ｍｍの範囲で変動した。そして、外径変動の許容範囲である±０．３ｍｍまで安定するまでに、約５００〜１０００ｍｍの延伸長を要した。
これに対して、出発種棒１１の２０００℃における粘度をガラス母材１０の最も低い粘度に合わせたところ、延伸開始部分の出発種棒１１の先端部分での外径変動が抑えられ、許容範囲である±０．３ｍｍ以内にすることができた。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のガラス母材の製造方法及びガラス母材の延伸方法によれば、出発種棒の先端部分の２０００℃における粘度が、ガラス微粒子堆積体の透明化した部分（焼結体）の２０００℃における粘度に近づく。これにより、延伸工程を開始する際に、出発種棒と焼結体との伸びの差が抑えられ、あるいはなくされ、外径の変動が大幅に低減される。
これにより、延伸開始時にて外径を容易にかつ迅速に安定させて所望の外径範囲に仕上げることができ、材料の無駄を大幅に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガラス母材の製造方法及びガラス母材の延伸方法の一実施形態を説明するガラス微粒子堆積体の側面図である。
【図２】ガラス母材にダミーロッドが接合された状態を示す側面図である。
【図３】図２に示したガラス母材を延伸するための延伸炉を示す概略断面図である。
【図４】図３に示したガラス母材の延伸開始部分を示す要部側面図である。
【図５】従来のガラス母材の製造方法及びガラス母材の延伸方法に係る出発種棒に堆積されたガラス微粒子堆積体を示す側面図である。
【図６】従来のガラス母材の製造方法及びガラス母材の延伸方法に係るダミーロッドが接合されたガラス母材を示す側面図である。
【図７】従来のガラス母材の製造方法及びガラス母材の延伸方法に係るガラス母材の延伸開始部分を示す要部側面図である。
【符号の説明】
１０　　ガラス母材
１１　　出発種棒
１１ａ　低粘度部
１２　　ガラス微粒子堆積体
１３　　焼結体
１４　　ダミーガラス棒
【図１】
2004051382.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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