(57)【要約】【課題】ガラスパイプの変形を高次元で抑制しつつ高純度化を実施できるガラスパイプの高純度化方法を提供する。【解決手段】ガラス体の高純度化方法は、ガラスパイプ１１を１３００℃未満の範囲内の温度に加熱しながらガラスパイプ１１に対して接触した電極１，２から、ガラスパイプ１１の略径方向に電圧を印加する。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱形状または円筒形状のガラス体の長手方向の少なくとも一部分に対して、外周面側に接触して配置された少なくとも一対の電極から、前記ガラス体の略径方向に電圧を印加するガラス体の高純度化方法。
【請求項２】
前記電極は、前記ガラス体の円周方向に、陽極と陰極とをそれぞれ複数配置し、各前記陽極及び各前記陰極の電位をそれぞれ設定する請求項１に記載のガラス体の高純度化方法。
【請求項３】
前記ガラス体と、前記電極とを、前記ガラス体の円周方向に相対的に揺動させる請求項１または請求項２に記載のガラス体の高純度化方法。
【請求項４】
前記電圧を印加した後に、前記ガラス体の外周面から所定深さまでの領域を除去する表面除去工程を有する請求項１から３の何れか１項に記載のガラス体の高純度化方法。
【請求項５】
円筒形状のガラス体を、その中心軸を回転軸として１ｒｐｍ以上１００ｒｐｍ以下の範囲内の回転速度で回転させながら、前記ガラス体の長手方向の少なくとも一部分に対して、前記ガラス体の外周面側と内周面側とに配置された電極から、前記ガラス体の略径方向に電圧を印加するガラス体の高純度化方法。
【請求項６】
前記円筒形状のガラス体を、その中心軸を回転軸として１ｒｐｍ以上２０ｒｐｍ以下の範囲内の回転速度で回転させながら、前記電圧を印加する請求項５に記載のガラス体の高純度化方法。
【請求項７】
前記電極を前記ガラス体に接触させずに、電圧を印加する請求項５または６に記載のガラス体の高純度化方法。
【請求項８】
前記電極の少なくとも一部を前記ガラス体に接触させた状態で、電圧を印加する請求項５または６に記載のガラス体の高純度化方法。
【請求項９】
前記電圧の電圧勾配を、前記ガラス体の内周面側から外周面側に向けて負の勾配とするとともに、前記電圧を印加した後に、前記ガラス体の外周面から所定深さまでの領域を除去する表面除去工程を有する請求項５から８の何れか１項に記載のガラス体の高純度化方法。
【請求項１０】
前記電圧の電圧勾配を、前記ガラス体の外周面側から内周面側に向けて負の勾配とするとともに、前記電圧を印加した後に、前記ガラス体の内周面から所定深さまでの領域を除去する表面除去工程を有する請求項５から８の何れか１項に記載のガラス体の高純度化方法。
【請求項１１】
前記ガラス体の有効部の長手方向全体に対して、同時に電圧を印加する、請求項１から１０の何れか１項に記載のガラス体の高純度化方法。
【請求項１２】
前記ガラス体に対して、長手方向に順次前記電圧を印加する、請求項１から１０の何れか１項に記載のガラス体の高純度化方法。
【請求項１３】
前記ガラス体に対して、長手方向に順次前記電圧を印加しつつ、前記電圧を印加した箇所を順次冷却する請求項１２に記載のガラス体の高純度化方法。
【請求項１４】
前記ガラス体の有効部の長手方向の長さが５００ｍｍ以上である請求項１から１３の何れか１項に記載のガラス体の高純度化方法。
【請求項１５】
円柱形状または円筒形状のガラス体の長手方向の第１端面及び第２端面に接触して配置された電極から、前記ガラス体の長手方向に電圧を印加するガラス体の高純度化方法。
【請求項１６】
前記電圧の電圧勾配を、前記ガラス体の第１端面から第２端面に向かう方向で負の勾配とするとともに、前記電圧を印加した後に、前記ガラス体の第２端面から所定深さまでの領域を除去する端部除去工程を有する請求項１５に記載のガラス体の高純度化方法。
【請求項１７】
前記ガラス体の有効部の長手方向の長さが５００ｍｍ未満である請求項１５または１６に記載のガラス体の高純度化方法。
【請求項１８】
前記円柱形状の前記ガラス体の、前記電圧を印加する部分を、１４５０℃未満の温度になるように加熱して、前記電圧を印加する請求項１から４，１５から１７の何れか１項に記載のガラス体の高純度化方法。
【請求項１９】
前記ガラス体の前記電圧を印加する部分を、１３００℃未満の温度になるように加熱して、前記電圧を印加する請求項１から１７の何れか１項に記載のガラス体の高純度化方法。
【請求項２０】
前記ガラス体の前記電圧を印加する部分を、４５０℃以上の温度になるように加熱して、前記電圧を印加する請求項１８または１９に記載のガラス体の高純度化方法。
【請求項２１】
前記ガラス体の前記電圧を印加する部分を、６００℃以上の温度になるように加熱して、前記電圧を印加する請求項１８または１９に記載のガラス体の高純度化方法。
【請求項２２】
前記ガラス体の前記電圧を印加する部分を、９００℃以上の温度になるように加熱して、前記電圧を印加する請求項１８または１９に記載のガラス体の高純度化方法。
【請求項２３】
前記ガラス体の有効部に含まれる不純物陽イオンの含有濃度を０．０１重量ｐｐｍ以下にする、請求項１から２２の何れか１項に記載のガラス体の高純度化方法。
【請求項２４】
請求項１から１４の何れか１項に記載のガラス体の高純度化方法により高純度化処理を施した、外径１００ｍｍ以上かつ有効部の長手方向の長さが５００ｍｍ以上である高純度ガラス体。
【請求項２５】
請求項１５から１７に記載のガラス体の高純度化方法により高純度化処理を施した、外径１００ｍｍ以上かつ有効部の長手方向の長さが５００ｍｍ未満である高純度ガラス体。
【請求項２６】
前記ガラス体の有効部における、不純物陽イオンの含有濃度が、０．０１重量ｐｐｍ以下である請求項２４または２５に記載の高純度ガラス体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス体の高純度化方法及び高純度ガラス体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信技術の進歩に伴い、光ファイバの利用が高まってきている。光ファイバの主な製造方法としては、ＶＡＤ法（Ｖａｐｏｒ　ｐｈａｓｅ　Ａｘｉａｌ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：気相軸付法）、ＯＶＤ法（Ｏｕｔｅｒ　Ｖａｐｏｒ　ｐｈａｓｅ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：外付法）、ＭＣＶＤ法（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　ｐｈａｓｅ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：内付法）がある。特に、高ビットレート化、波長多重度の高度化により、情報伝達容量の高密度化が高まっており、光ファイバの偏波分散の低減が強く望まれている。
【０００３】
光ファイバの製造に際しては、通常はプリフォームと呼ばれる成形体を高速で線引きすることによって所望の光ファイバを得るという方法がとられている。従って、光ファイバの形状は、プリフォームの形状および品質を引き継いでしまうため、プリフォームの形成に際しては、極めて高精度の形状および品質制御が求められている。
【０００４】
例えばＭＣＶＤ法は、ガラス管からなる内付け用パイプの内壁にガラス微粒子（すす）を堆積する方法であるが、このガラス管はそのまま用いられるため、非円率および偏心率が小さく、肉厚が均一で、特性の優れたものである必要がある。非円率または偏肉の大きなガラス管から作製された光ファイバは偏波分散（ＰＭＤ）が大きな値となってしまう。
【０００５】
従来、加熱したガラスインゴットに炭素ドリルなどの穿孔部材を回転しつつ押し付けることにより、石英パイプを形成する熱間炭素ドリル圧入法が提案されている（特開平７−１０９１３５号）。
【０００６】
また、この他、円柱状の石英ガラスロッドを回転させながら、先端を加熱軟化させ、ロッド先端面の中心部に穿孔部材の先鋭端を係合させてこの先鋭端の周縁を穿孔部材に対して回転し、引き抜く方法も提案されている（特許第２７９８４６５号）。
【０００７】
しかしながら、このようにして得られるガラス管には、ガラスインゴットの製造工程時や穿孔部材による穿孔工程時に不純物が混入している場合が多く、近年、光ファイバの高性能化がさらに求められるに伴い、従来に比して、より高純度のガラス管が必要とされている。
【０００８】
特許２７２６７２９号には、溶融石英のチューブを１０００℃以上の温度（実施例では、１５００℃，１６００℃，２１００℃）で加熱しながら、電圧を印加することによって、金属不純物イオンをチューブの外部壁面で拡散させる技術が記載されており、これにより、溶融石英のチューブの高純度化が図れるとされている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにして得られる溶融石英のチューブは、熱が加わったことに起因するチューブの変形が大きく、これを形状の精度が高次元で要求されるガラスパイプに適用しようとする場合には、前記したチューブの高純度化に次いで、一般に、チューブを所望の形状に再加工するための後成形加工工程を追加する必要がある。通常、後成形加工工程では、チューブの内径および外径を長手方向に一定とするために、全長を測定した上で、それに基づいてチューブの内周面および外周面に対して成形加工が必要となり、チューブの製造コストを著しく上昇させる要因と成り得る。また、チューブの変形状態によっては、所望の形状のチューブの製造が非常に困難である。
【００１０】
また、ガラスパイプの孔を形成する前のガラスロッドに対しても、高い形状精度や高純度の品質が求められているが、高温に加熱されることによる変形を抑えつつ、製造時に混入した不純物を除去することは困難であった。
【００１１】
本発明の目的は、ガラス体の変形を高次元で抑制しつつ高純度化を実施できるガラス体の高純度化方法及び高純度ガラス体を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成することのできる本発明に係るガラス体の高純度化方法は、円柱形状または円筒形状のガラス体の長手方向の少なくとも一部分に対して、外周面側に接触して配置された少なくとも一対の電極から、ガラス体の略径方向に電圧を印加するものである。
【００１３】
また、電極は、ガラス体の円周方向に、陽極と陰極とをそれぞれ複数配置し、各陽極及び各陰極の電位をそれぞれ設定することが好ましい。
また、ガラス体と、電極とを、ガラス体の円周方向に相対的に揺動させることが好ましい。
【００１４】
また、電圧を印加した後に、ガラス体の外周面から所定深さまでの領域を除去する表面除去工程を有することが好ましい。
【００１５】
また、上記目的を達成することのできる本発明に係るガラス体の高純度化方法は、円筒形状のガラス体を、その中心軸を回転軸として１ｒｐｍ以上１００ｒｐｍ以下の範囲内の回転速度で回転させながら、ガラス体の長手方向の少なくとも一部分に対して、ガラス体の外周面側と内周面側とに配置された電極から、ガラス体の略径方向に電圧を印加するものである。また、回転速度は、１ｒｐｍ以上２０ｒｐｍ以下の範囲内とすることが好ましい。
【００１６】
また、電極をガラス体に接触させずに、電圧を印加することができる。
また、電極の少なくとも一部を前記ガラス体に接触させることができる。
【００１７】
また、電圧の電圧勾配を、ガラス体の内周面側から外周面側に向けて負の勾配とするとともに、電圧を印加した後に、ガラス体の外周面から所定深さまでの領域を除去する表面除去工程を有することが好ましい。
もしくは、電圧の電圧勾配を、ガラス体の外周面側から内周面側に向けて負の勾配とするとともに、電圧を印加した後に、ガラス体の内周面から所定深さまでの領域を除去する表面除去工程を有することが好ましい。
【００１８】
また、ガラス体の有効部の長手方向全体に対して、同時に電圧を印加することが好ましい。
もしくは、ガラス体に対して、長手方向に順次電圧を印加することが好ましい。
また、ガラス体に対して、長手方向に順次電圧を印加しつつ、電圧を印加した箇所を順次冷却することが好ましい。
【００１９】
また、ガラス体の略径方向に電圧を印加する場合には、ガラス体の有効部の長手方向の長さが５００ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２０】
また、上記目的を達成することのできる本発明に係るガラス体の高純度化方法は、円柱形状または円筒形状のガラス体の長手方向の第１端面及び第２端面に接触して配置された電極から、ガラス体の長手方向に電圧を印加するものである。
【００２１】
また、電圧の電圧勾配を、ガラス体の第１端面から第２端面に向かう方向で負の勾配とするとともに、電圧を印加した後に、ガラス体の第２端面から所定深さまでの領域を除去する端部除去工程を有することが好ましい。
【００２２】
また、ガラス体の長手方向に電圧を印加する場合には、ガラス体の有効部の長手方向の長さが５００ｍｍ未満であることが好ましい。
【００２３】
また、円柱形状のガラス体の、電圧を印加する部分を、１４５０℃未満の温度になるように加熱して、電圧を印加することが好ましい。
あるいは、ガラス体の電圧を印加する部分を、１３００℃未満の温度になるように加熱して、電圧を印加することが好ましい。
また、ガラス体の電圧を印加する部分を、４５０℃以上の温度になるように加熱して、電圧を印加することが好ましい。
もしくは、ガラス体の電圧を印加する部分を、６００℃以上の温度になるように加熱して、電圧を印加することが好ましい。
もしくは、ガラス体の電圧を印加する部分を、９００℃以上の温度になるように加熱して、電圧を印加することが好ましい。
【００２４】
また、ガラス体の有効部に含まれる不純物陽イオンの含有濃度を０．０１重量ｐｐｍ以下にすることが好ましい。
【００２５】
また、上記目的を達成することのできる本発明に係る高純度ガラス体は、ガラス体の略径方向に電圧を印加する上記のガラス体の高純度化方法により高純度化処理を施されており、外径１００ｍｍ以上かつ有効部の長手方向の長さが５００ｍｍ以上である。
ガラス体の略径方向に電圧が印加された高純度ガラス体は、有効部の長手方向の長さが長い場合に、その長さによって高純度化処理が妨げられないため、良好に高純度化処理がなされている。
【００２６】
また、上記目的を達成することのできる本発明に係る高純度ガラス体は、ガラス体の長手方向に電圧を印加する上記のガラス体の高純度化方法により高純度化処理を施されており、外径１００ｍｍ以上かつ有効部の長手方向の長さが５００ｍｍ未満である。
ガラス体の長手方向に電圧が印加された高純度ガラス体は、有効部の長手方向の長さが短い場合に、その長さが短いことによって良好に高純度化処理がなされている。
【００２７】
また、高純度ガラス体は、ガラス体の有効部における、不純物陽イオンの含有濃度が、０．０１重量ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明に係るガラス体の高純度化方法の第１実施形態は、円筒形状のガラス体（以下、ガラスパイプと呼ぶ）に対して、外周面側に接触させた一対または複数対の電極から略径方向に電圧を印加して、その電圧勾配によってガラス体に含まれる不純物を一方の電極側に移動させるものである。
【００２９】
本実施形態の高純度化方法を実施できる高純度化装置について以下に説明する。
第１の高純度化装置１００は、図１の概略縦断面図に示すように、長尺状の基台２１と、ガラスパイプ１１を囲繞できるように基台２１の長手方向に沿って特定距離で配置された加熱手段２２と、電源５１とを有している。
基台２１は、長手方向が略鉛直方向となるように配置されており、加熱手段２２の上方には、ガラスパイプ１１の一端部を把持できる第１チャック３１が第１テーブル３２を介して基台２１に対して取付けられている。加熱手段２２の下方には、ガラスパイプ１１の他端部を把持できる第２チャック４１が第２テーブル４２を介して基台２１の外に取付けられている。第１チャック３１及び第２チャック４１は、それぞれモータ（図示せず）により、互いが同期して回転することによって、ガラスパイプ１１がその中心軸を回転軸として回転できるように構成されている。
また、第２テーブル４２は、ガラスパイプ１１の第１チャック３１及び第２チャック４１に対する脱着を容易とするために、鉛直方向に移動可能に構成されている。
【００３０】
さらに、加熱手段２２の内側には、ガラスパイプ１１の外周を挟むように配置された一対の電極１，２が設けられている。これら電極１，２は、加熱手段２２と同程度の長さを有しており、ガラスパイプ１１の有効部１１ａの長手方向にわたって全体的に接触でき得る長さである。電極１，２は、基台２１に設置された電極支持部３により支持されている。この電極支持部３は、電極１，２をそれぞれガラスパイプ１１の径方向に開閉するように移動させることができ、第１，第２チャック３１，４１に把持されたガラスパイプ１１に対して、挟み込むように接触させることができる。また、電極１，２は、ガラスパイプ１１に接触する面が、ガラスパイプ１１の外周面と同様の曲率で湾曲した形状となっている。これにより、電極１，２とガラスパイプとの間で、所望の接触面積を得ることができる。
【００３１】
電源５１は、通常、直流電源とされており、例えば、プラス極から出た導電線が電極２に接続され、マイナス極から出た導線線が電極１に接続されている。すなわち、電極２は陽極とされ、電極１は陰極とされている。なお、陽極と陰極は、逆であっても良い。電極１，２の素材としては、グラファイトや表面処理グラファイトなどを挙げることができる。特に、電極１，２の素材は、ガラスパイプ１１に接触することを考慮すると表面処理グラファイトであることが好ましい。表面処理グラファイトの具体例としては、表面に熱分解炭素（ＰｙＣ）、金属炭化物（ＮｂＣ，ＴａＣ，ＴｉＣ，ＺｒＣ）、または炭化ケイ素（ＳｉＣ）が設けられたグラファイトを好適に挙げることができる。このような表面処理グラファイトを用いることで、電極１，２からガラスパイプ１１に不純物が侵入することを防止できる。
【００３２】
加熱手段２２は、円筒状の発熱体を有しており、この発熱体は、例えば抵抗加熱方式により発熱させることができる。
また、加熱手段２２が備えている発熱体の素材は、カーボン等を好適に例示できる。
ここで、グラファイト等のカーボンは、不純物の含有量が１ｐｐｍ以下であるのが好ましく、これにより、ガラスパイプ１１に不純物が侵入しにくくなる。
【００３３】
また、例えば第１チャックの上端部３１Ａには、把持されたガラスパイプ１１の中空と連通できるガス管８４が設けられており、ガス管８４は流路の開閉を実施できるバルブ８２を介して内側ガス供給装置８３に接続されている。さらに、例えば第２チャック４１の下端には、把持されたガラスパイプ１１の中空と連通できるガス管６３が設けられており、ガス管６３は、流路の開閉を実施できるバルブ６１を介して吸気ポンプ８１に接続されている。
【００３４】
また、第１の高純度化装置１００は、基台２１の上方から下方に向けて、外側ガスＧ２を吹き出すガス吹き出し口２７が設けられている。
【００３５】
次に、第１の高純度化装置１００を使用する本発明の第１実施形態に係るガラスパイプの高純度化方法について説明する。
第２チャック４１と加熱手段２２とが充分に離れた状態で、ガラスパイプ（石英パイプ）１１の上端を第１チャック３１にて把持する。なお、このとき電極１，２は電極支持部３の駆動により開いた状態となっている。
【００３６】
ここで、ガラスパイプ１１は、高純度化する有効部１１ａの上下にダミーパイプ１１ｂが接続されてなるものである。ダミーパイプは、通常、純度の低い廉価なパイプとされており、高純度化後には有効部１１ａから切り離される。有効部１１ａは、略全域が、加熱手段２２からの熱を受けて１３００℃未満の温度に加熱され得る長さとされている。第１チャック３１，第２チャック４１で把持される部分はダミーパイプ１１ｂである。また、有効部１１ａの素材は、光ファイバ用として、通常、ＳｉＯ２を９９．９９重量％以上含有する高純度のＳｉＯ２とされているが、フッ素や塩素、ホウ素、ゲルマニウム等の屈折率調整用の添加物を含有していても良い。この場合には、ＳｉＯ２の濃度は、これらの添加物の分量に応じて低くなる。なお、これらの添加物は、本明細書中における不純物陽イオンの範疇には含まれないものとする。
【００３７】
次いで、第２テーブル４２を、加熱手段２２に向けて鉛直方向に移動させ、ガラスパイプ１１の下端を、第２チャック４１にて把持する。そして、電極１，２を電極支持部３によりガラスパイプ１１に向けて移動させ、図２に示すように、ガラスパイプ１１に対して外周の一部を挟むように接触させる。
【００３８】
次いで、バルブ８２を閉状態，バルブ６１を開状態にして、吸気ポンプ８１を作動させて、ガラスパイプ１１の中空からのガスの排気を行った後、バルブ８２を開状態，バルブ６１を閉状態にして、内側ガス供給装置８３を作動させて、該中空へ内側ガスＧ１を供給する。バルブ８２は、必要に応じて閉状態とされる。内側ガスＧ１は、アルゴン等の希ガスや窒素ガスなどとされている。ガラスパイプ１１の中空内における内側ガスＧ１の圧力は、内側ガスＧ１の供給量などを調整することによって、−０．５ｋＰａ・ｇａｇｅ〜−１．５ｋＰａ・ｇａｇｅとされるのが好ましい。内側ガスＧ１の圧力は陽圧であることがさらに好ましく、その場合、０．１ｋＰａ・ｇａｇｅ〜１．０ｋＰａ・ｇａｇｅとする。
【００３９】
次いで、基台２１の上方から下方に向けて、アルゴン等の希ガスや窒素ガスなどの外側ガスＧ２を流動させながら、加熱手段２２を作動させてガラスパイプ１１を１３００℃未満の温度で加熱するとともに、電源５１を作動させて電極１，２からガラスパイプ１１に対して電圧を印加する。電圧は、通常、直流電圧であり、１ｋＶ〜５０ｋＶの範囲内で設定するのが好ましい。外側ガスＧ２の流量は、１０リットル／分〜２０リットル／分、外側ガスＧ２の圧力は、０．１ｋＰａ・ｇａｇｅ〜１．０ｋＰａ・ｇａｇｅとされるのが好ましい。また、内側ガスＧ１の圧力と外側ガスＧ２の圧力がほぼ等しいことが好ましい。
【００４０】
ここでは、図２に示すように、陽極である電極２と、陰極である電極１とが、対向するようにガラスパイプ１１の外周面側に接触して配置される。これにより、ガラスパイプ１１には、電圧勾配の方向がガラスパイプ１１の略径方向となる電圧が印加される。また、電圧勾配は、電極２が接触する側から電極１が接触する側に向けて負の勾配となっている。なお、電圧の電圧勾配の方向がガラスパイプ１１の略径方向になるとは、ガラスパイプ１１の内周面側と外周面側との間で半径方向に電圧差が生じることの他、ガラスパイプ１１の直径方向に電圧差が生じることも含まれる。本実施形態では、電極１，２の間で、ガラスパイプ１１の直径方向に電圧勾配が発生する。
【００４１】
図２に、電圧勾配が発生した状態におけるガラスパイプ１１の半径方向の断面図を模式図にて示す。
この電圧勾配により、ガラスパイプ１１に含有されている不純物陽イオンＣ（リチウムイオン，ナトリウムイオン，カリウムイオン等のアルカリ金属イオンや銅イオンなど）は、図２（ａ）に示すように、陰極である電極１が接触したガラスパイプ１１の外周面側方向に移動する。
【００４２】
そして、この電圧の印加を一定時間継続することによって、図２（ｂ）に示すように、ガラスパイプ１１に含有されている不純物陽イオンＣを、陰極である電極１が接触した部分の近傍に集中させて偏在させることができる。
【００４３】
このとき、ガラスパイプ１１は、少なくとも電圧を印加する部分、すなわち有効部１１ａが１３００℃未満の温度となるように加熱されると良い。ガラスパイプ１１が加熱されて温度が上昇するにしたがって、ガラスパイプ１１内に含まれる不純物陽イオンの拡散係数が上がり、電圧勾配が負となっている方向に移動しやすくなる。
【００４４】
ガラスパイプ１１の加熱温度が低い状態では、電極１，２から不純物がガラスパイプ１１内に混入しにくく、電極１，２として用いる材質を選定する際の自由度が広くなる。ただし、電圧を印加する処理時間を長く設ける必要が生じたり、不純物陽イオンの種類によっては、ガラスパイプ１１内を移動させることが困難になったりする。
【００４５】
ガラスパイプ１１の加熱温度が高い状態では、電圧を印加する処理時間を短くすることができる。ただし、ガラスパイプ１１が変形しやすくなるとともに、電極１，２の材質によっては、不純物がガラスパイプ１１内に混入しやすくなるため、電極１，２として用いることのできる材質が、例えば上述したような表面処理グラファイト等が望ましい。
【００４６】
好ましくは、有効部１１ａが４５０℃以上の温度となるように加熱する。より好ましくは、有効部１１ａが６００℃以上の温度となるように加熱する。さらに好ましくは、有効部１１ａが９００℃以上の温度となるように加熱する。４５０℃以上の温度であれば、アルカリ金属の除去が容易であり、６００℃以上の温度であれば、２価の金属イオン（Ｃｕ２＋等）の除去が概ね容易であり、９００℃以上の温度であれば、鉄イオン（Ｆｅ３＋）やニッケルイオン（Ｎ２＋）の除去が容易である。
ただし、ガラスパイプ１１が１３００℃を超える温度に曝されると、ガラスパイプ１１の変形が著しくなり、高純度化後のガラスパイプ１１に対して、内径および外径を長手方向に一定とするための後加工工程を追加する必要性が極めて高くなる。
したがって、ガラスパイプ１１に対する加熱温度の好ましい下限値は４５０℃あるいは６００℃であり、上限値は１３００℃未満である（以下の実施形態でも同様）。
【００４７】
電圧を印加する工程では、第１チャック３１と第２チャック４１とを同期して回転させつつ、その回転方向を短周期的に反転させることによって、ガラスパイプ１１を、その中心軸を回転軸として電極１，２に対して円周方向に揺動させると良い。例えば、図３に示すように、ガラスパイプ１１の外周面のうち、半周づつの領域（図中の破線Ｘで区切られた領域）がそれぞれ電極１，２に接触するようにガラスパイプ１１を揺動させることで、ガラスパイプ１１内の径方向の断面の全域にわたって満遍なく電圧を印加することができ、不純物陽イオンの移動を効果的に促すとともに、ガラスパイプ１１の外周面付近の広い範囲に不純物陽イオンを偏在させることができる。したがって、不純物陽イオンを外周面付近の浅い領域内に偏在させることができ、高純度化された領域を効果的に大きくすることができる。
【００４８】
また、ガラスパイプを揺動させることにより、ガラスパイプ１１が加熱手段２２から受ける熱を周方向でより均一化することができる。よって、ガラスパイプ１１の温度が周方向で不均一となることに起因するガラスパイプ１１の変形をより確実に低減できる。高純度化装置における加熱手段がガラスパイプの周方向に連続して設けられない場合には、揺動させることが特に好ましい。
【００４９】
電圧を印加する工程の後には、ガラスパイプ１１の外周面から所定深さまでの領域を除去する表面除去工程を実施すると良い。これにより、ガラスパイプ１１の外周面側に偏在した不純物陽イオンを除去でき、高純度化された部分のみを残したガラスパイプ１１を得ることができる。表面除去工程は、公知の機械的切削加工処理やフッ酸等の化学エッチング処理、または火炎研磨処理などを使用することによって実施できる。
【００５０】
以上説明した第１実施形態に係るガラス体（ガラスパイプ）の高純度化方法における好適な実施条件を以下に示す。
ガラスパイプの外径：１２０ｍｍ
ガラスパイプの内径：１０ｍｍ〜１５ｍｍ
ガラスパイプの長手方向長さ：１２００ｍｍ
加熱手段の温度：１２００℃
印加電圧：４０ｋＶ
電圧印加工程時間：３０時間
表面除去工程において除去されるガラスパイプの外周面からの深さ：１．５ｍｍ
電極（１つあたり）の幅：４８ｍｍ
ここでいう電極の幅とは、例えば図２に示したような、ガラス体の断面方向において、電極がガラス体に接触する部分を接線方向に直線的に測った長さを指す。
このような条件により高純度化処理を行ったガラスパイプ１１は、有効部１１ａに含まれる不純物陽イオンの含有濃度を０．０１重量ｐｐｍ以下とすることができる。
【００５１】
また、第１実施形態に係るガラス体の高純度化方法における、加熱温度と印加電圧と処理時間との関係の一例を表１に示す。
【００５２】
【表１】
2004131367.tif 000003
【００５３】
表１に示す例１の場合は、アルカリ金属の不純物陽イオンを移動させることができる。例２の場合は、アルカリ金属の他、２価以下の金属イオンを移動させることができる。例３の場合は、例１，例２で移動可能な不純物陽イオンに加えて、他の不純物陽イオンも移動させることができる。
【００５４】
なお、図１に示した第１の高純度化装置１００は、一対の電極１，２を用いてガラスパイプ１１に対して電圧を印加するものである。この場合、電極（１つあたり）の幅は、ガラス体の外径の２０％〜４０％とすることが好ましい。
また、電極を複数対設けて電圧を印加するように構成しても良い。例えば、図４に示す模式図のように、陽極となる電極１ａ，１ｂ，１ｃと陰極となる電極２ａ，２ｂ，２ｃとからなる三対の電極を設けても良い。このとき、ガラスパイプ１１の外周面の半分の領域に電極１ａ，１ｂ，１ｃを配置し、もう半分の領域に電極２ａ，２ｂ，２ｃを配置する。この場合、電極（１つあたり）の幅は、ガラス体の外径の１０％〜３０％とすることが好ましい。そして、それぞれ対となっている電極１ａ，２ａ、電極１ｂ，２ｂ、電極１ｃ，２ｃに印加する電圧をそれぞれ設定すると良い。例えば、三対の電極のうち中央に位置する電極１ｂ，２ｂには、３０ｋＶの電圧を印加し、他の電極である電極１ａ，２ａ、及び電極１ｃ，２ｃには、２５ｋＶの電圧を印加する。これにより、電極１ｂが接触している箇所を中心に効果的に不純物陽イオンを移動させて偏在させることができる。
【００５５】
また、図５に示すように、電圧を印加する工程では、図３を参照して説明したように、ガラスパイプ１１を、その中心軸を回転軸として電極１，２に対して円周方向に揺動させると良い。これにより、不純物陽イオンの移動を効果的に促すとともに、ガラスパイプ１１の外周面付近の広い範囲に不純物陽イオンを偏在させることができる。
【００５６】
図４を参照して説明した実施形態に係るガラス体（ガラスパイプ）の高純度化方法における好適な実施条件を以下に示す。
ガラスパイプの外径：１２０ｍｍ
ガラスパイプの内径：１０ｍｍ〜１５ｍｍ
ガラスパイプの長手方向長さ：１２００ｍｍ
加熱手段の温度：１１００℃
印加電圧（電極１ｂ，２ｂ）：３０ｋＶ
印加電圧（電極１ａ，２ａ、１ｃ，２ｃ）：２５ｋＶ
電圧印加工程時間：３０時間
表面除去工程において除去されるガラスパイプの外周面からの深さ：１．５ｍｍ
電極（１つあたり）の幅：３６ｍｍ
このような条件により高純度化処理を行ったガラスパイプ１１は、有効部１１ａに含まれる不純物陽イオンの含有濃度を０．００８重量ｐｐｍ以下とすることができる。
【００５７】
以上に説明した本発明に係る第１実施形態のガラス体の高純度化方法によれば、ガラスパイプの変形を抑制しつつ高純度化を実施でき、ガラスパイプの内径および外径を長手方向に一定とするための後成形加工工程（ガラスパイプの部分又は全体的な内周面および外周面に対する切削加工や、部分又は全体的な縮拡径など）を省略できるので、高純度化されたガラスパイプの製造コストを非常に低減できる。ここでいう切削加工とは、例えばＮＣ旋盤等で、ガラス体を長手方向にその外径が均一となるように加工することを指す。なお、上記の表面除去工程は、エッチングや外周研削により、変形が抑制されつつ高純度化がなされたガラスパイプの外周面を所定深さで除去する工程である。これは所定深さを除去する工程に限られ、変形による後成形加工工程と比較して実施が極めて容易な工程である。
【００５８】
（第２実施形態）
上述したガラス体の高純度化方法の第１実施形態は、ガラスパイプの有効部の長手方向全体に対して、同時に電圧を印加する態様であったが、本発明に係るガラス体の高純度化方法の第２実施形態は、ガラスパイプに対して、外周面側に接触させた電極からの略径方向への電圧の印加を、長手方向に順次行うものである。
【００５９】
第２の高純度化装置２００には、図６の概略縦断面図に示すように、第１の高純度化装置１００が具備する加熱手段２２に代えて、長手方向の長さが短く設定された加熱手段２３が設けられるとともに、電極１，２に代えて、電極５，６が加熱手段２３と同程度の長さであるように構成されている。
また、第２の高純度化装置２００は、第１の高純度化装置１００が具備する第１テーブル３２及び第２テーブル４２に代えて、それぞれ、第１テーブル３５及び第２テーブル４５を有している。第１テーブル３５及び第２テーブル４５はモータ（図示せず）を備えており、基台２１に沿いながら、それぞれ所定速度で鉛直方向に移動可能に構成されている。
【００６０】
次に、第２の高純度化装置２００を使用する本発明の第２実施形態に係るガラス体の高純度化方法を、主として、第１実施形態との相違点を挙げることにより説明する。
【００６１】
第１実施形態と同様に、ガラスパイプ１１の端部を、第１チャック３１及び第２チャック４１にて把持する。有効部１１ａの長手方向の長さは、加熱手段２３の長手方向の長さよりも充分に長く、有効部１１ａの一部領域が加熱手段２３からの熱を受けて１３００℃未満の温度となるように加熱され得る長さとなっている。
【００６２】
第２実施形態では、第１テーブル３５及び第２テーブル４５を基台２１に沿って移動させて、ガラスパイプ１１を加熱手段２３に対して相対移動させることによって、１３００℃未満の温度に加熱するとともに、略径方向への電圧の印加を、ガラスパイプ１１の全域に対して実施できる。なお、ガラスパイプ１１の代わりに加熱手段を動かしても良い。
【００６３】
第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、ガラスパイプ１１を、その中心軸を回転軸として、電極５，６に対して円周方向に揺動させながら実施するのが好ましい。また、電圧印加工程の後に、上記の表面均一除去工程を実施しても良い。
以上に説明した第２実施形態によれば、第１実施形態と同等の効果を奏することができる。
【００６４】
なお、図６に示すように、第２実施形態では、加熱手段２３の上部近傍に冷却手段が設けられていると良く、ガラスパイプ１１のうち、加熱手段２３により加熱されるとともに電圧が印加されて不純物陽イオンが偏在化された部分に対して、強制的に冷却を行うと良い。
冷却手段は、図６に示すように不活性ガスやクリーンエア等の冷却用の気体をガラスパイプ１１に向けて噴出するものや、あるいは水冷のジャケット（図示せず）がガラスパイプ１１の周囲を覆うものであっても良い。また、冷却は、ガラスパイプ１１の冷却箇所が８００℃以下、あるいは５００℃以下の温度となるように行うことが好ましい。
【００６５】
このように、不純物陽イオンが偏在した直後のガラスパイプ１１に対して、偏在した不純物陽イオンが再びガラスパイプ１１内に拡散してしまう前に、不純物陽イオンの拡散係数が充分に低くなって移動しにくくなる温度まで強制的に冷却を行うことにより、不純物陽イオンがガラスパイプの外周に偏在したままとすることができる。したがって、本発明に係るガラス体の高純度化方法の効果を最大限に得ることができる。
【００６６】
なお、上記第１及び第２実施形態において、高純度化処理を行う対象のガラス体として、円筒形状のガラスパイプを例に挙げて説明したが、円柱形状のガラス体（以下、ガラスロッドと呼ぶ）を対象とすることもできる。その場合、ガラスパイプを高純度化する場合と同様の装置及び方法により高純度化を行うことができる。ただし、ガラスパイプの内側に流す内側ガスを用いる必要がない。
【００６７】
図７に示すように、ガラスロッドを高純度化するために好適に用いられる第３の高純度化装置１００ａは、図１に示す第１の高純度化装置１００から、内側ガスＧ１を用いるための構成を除いたものである。
ガラスロッド１６は、高純度化する有効部１６ａの上下にダミーロッド１６ｂが接続されてなるものである。有効部１６ａは、上述したガラスパイプ１１の有効部１１ａと同様の材質であり、ダミーロッド１６ｂは、上述したガラスパイプ１１のダミーパイプ１１ｂと同様の材質である。
【００６８】
また、この図７に示した第３の高純度化装置１００ａは、有効部１６ａの長手方向の全体に対して同時に電圧を印加する場合に用いられるが、ガラスロッド１６に対しても、略径方向の電圧を長手方向に順次印加する方法を採用できる。例えば、図６を参照して説明したように、ガラスパイプ１１に対して略径方向の電圧を長手方向に順次印加する場合と同様にして、ガラスロッド１６に対しても高純度化処理を行うことができる。
【００６９】
また、ガラスロッドは、内側に空間が形成されているガラスパイプと異なり、中実のガラス体であるため、ガラスパイプと比較して熱による変形が起こりにくい。そのため、高純度化する際の加熱温度の上限を、ガラスパイプより高く設定することができる。ガラスロッドにおいて、加熱される温度の好ましい上限値は、１４５０℃である。
例えば、第１実施形態において示した例１から例３（表１参照）に対して、第１実施形態とほぼ同様の条件下でガラスロッドを高純度化処理する場合には、例えば加熱温度を１４００℃として、印加電圧を４０ｋＶとすると、処理時間は２４時間となり、例３と同様の不純物陽イオンを移動させることができる。
【００７０】
（第３実施形態）
本発明に係るガラス体の高純度化方法の第３実施形態は、ガラスパイプに対して、外周面側と内周面側とに配置された電極から略径方向に電圧を印加して、その電圧勾配によってガラス体に含まれる不純物を外周面側あるいは内周面側に移動させるものである。
第４の高純度化装置３００は、図８の概略縦断面図に示すように、長尺状の基台２１と、ガラスパイプ１１を囲繞できるように基台２１の長手方向に沿って特定距離で配置された加熱手段２２と、電源５１とを有している。基台２１は、長手方向が略鉛直方向となるように配置されており、加熱手段２２の上方には、ガラスパイプ１１の一端部を把持できる第１チャック３１が第１テーブル３２を介して基台２１に対して取付けられている。加熱手段２２の下方には、ガラスパイプ１１の他端部を把持できる第２チャック４１が第２テーブル４２を介して基台２１の外に取付けられている。第１チャック３１及び第２チャック４１は、それぞれモータ（図示せず）により、互いが同期して回転することによって、ガラスパイプ１１がその中心軸を回転軸として回転できるように構成されている。
また、第２テーブル４２は、ガラスパイプ１１の第１チャック３１及び第２チャック４１に対する脱着を容易とするために、鉛直方向に移動可能に構成されている。
【００７１】
第１チャック３１の上方には、電極固定部材３３が取付けられており、長尺状の内側電極１２は、第１チャックの上端部３１Ａを突き抜ける導電性の電極接続部１４を介して電極固定部材３３に把持されている。ここで、内側電極１２は、鉛直方向下向きに加熱手段２２の下端近傍に至るまで延びるように構成されている。内側電極１２は、その横断面における最大外径が、高純度化処理に供されるガラスパイプ１１の内径よりも小さくなるように設定されており、ガラスパイプ１１と内側電極１２とが接触しないように構成されている。
【００７２】
また、例えば第１チャックの上端部３１Ａには、把持されたガラスパイプ１１の中空と連通できるガス管８４が設けられており、ガス管８４は流路の開閉を実施できるバルブ８２を介して内側ガス供給装置８３に接続している。さらに、例えば第２チャック４１の下端には、把持されたガラスパイプ１１の中空と連通できるガス管６３が設けられており、ガス管６３は、流路の開閉を実施できるバルブ６１を介して吸気ポンプ８１に接続している。
【００７３】
電源５１は、通常、直流電源とされており、プラス極から出た導電線が電極接続部１４に接続している。内側電極１２及び電極接続部１４の素材としては、上述したグラファイトや表面処理グラファイトなどを挙げることができる。特に、内側電極１２の素材は、表面処理グラファイトであることが好ましい。
一方、電源５１のマイナス極から出た導電線は、加熱手段２２が備える発熱体に接続している。発熱体の素材は、カーボン等を好適に例示できる。
ここで、グラファイト等のカーボンは、不純物の含有量が１ｐｐｍ以下であるのが好ましく、これにより、ガラスパイプ１１に不純物が侵入されにくくなる。
【００７４】
また、第４の高純度化装置３００は、基台２１の上方から下方に向けて、外側ガスＧ２を吹き出すガス吹き出し口２７が設けられている。
【００７５】
次に、第４の高純度化装置３００を使用する本発明の第３実施形態に係るガラスパイプの高純度化方法について説明する。
第２チャック４１と加熱手段２２とが充分に離れた状態で、ガラスパイプ（石英パイプ）１１の上端を、ガラスパイプ１１の中空に内側電極１２が収容されるように、第１チャック３１にて把持する。
ここで、ガラスパイプ１１は、第１実施形態で説明したものと同様のものである。
次いで、第２テーブル４２を、加熱手段２２に向けて鉛直方向に移動し、ガラスパイプ１１の下端を、第２チャック４１にて把持する。ここでは、ガラスパイプ１１の中心軸と内側電極１２の中心軸とはほぼ一致しており、ガラスパイプ１１が内側電極１２に対して接触しないように取付けられる。
【００７６】
次いで、バルブ８２を閉状態，バルブ６１を開状態にして、吸気ポンプ８１を作動させて、ガラスパイプ１１の中空からのガスの排気を行った後、バルブ８２を開状態，バルブ６１を閉状態にして、内側ガス供給装置８３を作動させて、該中空へ内側ガスＧ１を供給する。バルブ８２は、必要に応じて閉状態とされる。内側ガスＧ１は、アルゴン等の希ガスや窒素ガスなどとされている。ガラスパイプ１１の中空内における内側ガスＧ１の圧力は、内側ガスＧ１の供給量などを調整することによって、−０．５ｋＰａ・ｇａｇｅ〜−１．５ｋＰａ・ｇａｇｅとされるのが好ましい。もしくは、内側ガスＧ１の圧力は陽圧であることが好ましく、その場合、０．１ｋＰａ・ｇａｇｅ〜１．０ｋＰａ・ｇａｇｅとする。
【００７７】
次いで、基台２１の上方から下方に向けて、アルゴン等の希ガスや窒素ガスなどの外側ガスＧ２を流動させながら、加熱手段２２を作動させてガラスパイプ１１を１３００℃未満の温度で加熱するとともに、電源５１を作動させてガラスパイプ１１に対して電圧を印加することにより、電圧印加工程を実施する。電圧は、通常、直流電圧であり、１ｋＶ〜５０ｋＶの範囲とするのが好ましい。外側ガスＧ２の流量は、１０リットル／分〜２０リットル／分、外側ガスＧ２の圧力は、０．５ｋＰａ・ｇａｇｅ〜１．５ｋＰａ・ｇａｇｅとされるのが好ましい。
【００７８】
ここでは、陽極である内側電極１２と、陰極である加熱手段２２とが、対向するようにガラスパイプ１１の内側と外側に配置されるとともに、内側電極１２とガラスパイプ１１との間に内側ガスＧ１が介在し、陰極とガラスパイプ１１との間に外側ガスＧ２が介在している。これにより、ガラスパイプ１１には、電圧勾配の方向がガラスパイプ１１の略径方向となる電圧が印加される。また、電圧勾配は、ガラスパイプ１１の内周面側から外周面側に向けて負の勾配となっている。なお、本実施形態において、電圧の電圧方向がガラスパイプ１１の略径方向になるとは、内側電極１２がガラスパイプ１１の中心軸からずれるなどして、電圧勾配の方向がガラスパイプ１１の径方向からわずかにずれる場合も包含するものである。
これにより、ガラスパイプ１１に含有されている不純物陽イオンＣは、図８の要部断面図である図９（ａ）に示すように、ガラスパイプ１１の外周面方向に移動する。
【００７９】
そして、電圧印加工程を一定時間継続することによって、ガラスパイプ１１に含有されている不純物陽イオンＣを、ガラスパイプ１１の外周面から拡散させ、外側ガスＧ２の流動を利用して第１の高純度化装置１００から排出させるか、図９（ｂ）の要部断面図に示すように、ガラスパイプ１１の外周面近傍にて偏在させることができる。
また、前記したように、ガラスパイプ１１は、１３００℃未満の温度で加熱されると良い。
【００８０】
本実施形態において、電圧印加工程は、第１チャック３１と第２チャック４１とを同期して回転させることによって、ガラスパイプ１１を、その中心軸を回転軸として１ｒｐｍ以上１００ｒｐｍ以下の範囲内の回転速度で回転させながら実施する。なお、ここでは、ガラスパイプ１１の中心軸と前記回転軸とが多少ずれている場合も含むものとする。
回転速度を１ｒｐｍ以上とすることによって、ガラスパイプ１１が加熱手段２２から受ける熱を周方向でより均一することができる。よって、ガラスパイプ１１の温度が周方向で不均一となることに起因するガラスパイプ１１の変形を効果的に低減できる。特に、高純度化装置における加熱手段がガラスパイプの周方向に連続して設けられない場合は、上記回転速度範囲内でガラスパイプを回転させるのが好ましい。
一方、回転速度を１００ｒｐｍ以下とすることによって、遠心力に起因するガラスパイプ１１の変形を効果的に抑制できる。特に、回転速度を２０ｒｐｍ以下とすると、遠心力に起因するガラスパイプ１１の変形をより確実に抑制でき、好ましい。
【００８１】
電圧印加工程の後には、必要に応じて、ガラスパイプ１１の外周面から所定深さまでの領域を均一に除去する表面均一除去工程を実施することができ、これにより、ガラスパイプ１１の高純度化をより確実に行うことができる。
【００８２】
第３実施形態に係るガラスパイプの高純度化方法における好適な実施条件を以下に示す。
ガラスパイプの外径：７５ｍｍ〜１５０ｍｍ
ガラスパイプの内径：５２．５ｍｍ〜１０５ｍｍ
ガラスパイプの長手方向長さ：１０００ｍｍ〜１５００ｍｍ
電圧印加工程時間：２０時間〜３０時間
表面均一除去工程において除去されるガラスパイプの外周面からの深さ：０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ
【００８３】
以上に説明した本発明の第３実施形態に係るガラスパイプの高純度化方法によれば、ガラスパイプの変形を抑制しつつ高純度化を実施でき、ガラスパイプの内径および外径を長手方向に一定とするための後成形加工工程（ガラスパイプの内周面および外周面に対する切削や、部分又は全体的な縮拡径など）を省略できるので、高純度化されたガラスパイプの製造コストを非常に低減できる。なお、必要に応じて追加される前記表面均一除去工程は、変形が抑制されつつ高純度化がなされたガラスパイプの周面を所定深さで除去する工程である。これは所定深さを均一に除去する工程に限られ、変形による後成形加工工程と比較して実施が極めて容易な工程である。なお、それぞれの電極がガラスパイプに接するようにしても良い。
【００８４】
（第４実施形態）
第５の高純度化装置４００には、図１０の概略縦断面図に示すように、第４の高純度化装置３００が具備する加熱手段２２に代えて、長手方向長さが短く設定された加熱手段２３が設けられるとともに、内側電極１２に代えて、内側電極１３が加熱手段２３と同程度の長さであるように構成されている。
また、第５の高純度化装置４００は、第４の高純度化装置３００が具備する第１テーブル３２及び第２テーブル４２に代えて、それぞれ、第１テーブル３５及び第２テーブル４５を有している。第１テーブル３５及び第２テーブル４５はモータ（図示せず）を備えており、基台２１に沿いながら、それぞれ所定速度で鉛直方向に移動可能に構成されている。
【００８５】
次に、第５の高純度化装置４００を使用する本発明の第４実施形態に係るガラスパイプの高純度化方法を、主として、第３実施形態との相違点を挙げることにより説明する。
【００８６】
第３実施形態と同様に、ガラスパイプ（石英パイプ）１１の端部を、ガラスパイプ１１の中空に内側電極１３が収容されるように、第１チャック３１及び第２チャック４１にて把持する。有効部１１ａの長手方向長さは、加熱手段２３の長手方向長さよりも充分に長く、有効部１１ａの一部領域が加熱手段２２からの熱を受けて１３００℃未満の温度に加熱され得る長さとなっている。
【００８７】
第４実施形態では、第１テーブル３５及び第２テーブル４５を基台２１に沿って移動させて、ガラスパイプ１１を加熱手段２３に対して相対移動させることによって、１３００℃未満の温度に加熱するとともに電圧を印加する電圧印加工程を、ガラスパイプ１１の全域に対して実施できる。ガラスパイプ１１の代わりに加熱手段を動かしても良い。
【００８８】
また、本実施形態においても、図６に示した冷却手段７を用いて、電圧を印加した後のガラスパイプ１１を冷却すると良い。
【００８９】
第４実施形態においても、第３実施形態と同様に、ガラスパイプ１１を、その中心軸を回転軸として１ｒｐｍ以上１００ｒｐｍ以下の範囲内の回転速度で回転させながら実施する。より好ましくは、回転速度を１ｒｐｍ以上２０ｒｐｍ以下とする。また、電圧印加工程の後に、前記表面除去工程を実施しても良い。
以上に説明した第４実施形態によれば、第３実施形態と同等の効果を奏することができる。
【００９０】
第３実施形態及び第４実施形態においては、図１１の概略断面図に示すように、加熱手段２２，２３と電源とを接続しない代わりに、ガラスパイプ１１の外周面と加熱手段２２，２３との間に、電源と接続する外側電極１５を別途配置しても良い。
【００９１】
また、第３実施形態及び第４実施形態では、内側電極を陽極とし、外側電極あるいは加熱手段を陰極としたが、内側電極を陰極とし、外側電極あるいは加熱手段を陽極とする実施形態も例示できる。
この場合、ガラスパイプ１１には、前記第３及び第４実施形態と同様に、電圧勾配の方向がガラスパイプ１１の略径方向となる電圧が印加されるが、電圧勾配は、ガラスパイプ１１の外周面側から内周面側に向けて負の勾配となる。
【００９２】
これにより、ガラスパイプに含有されている不純物陽イオン（リチウムイオン，ナトリウムイオン，カリウムイオン等のアルカリ金属イオンや銅イオンなど）は、ガラスパイプの内周面方向に移動する。
よって、電圧印加工程の後に、ガラスパイプの内周面から所定深さまでの領域を除去する表面除去工程を実施することによって、ガラスパイプの高純度化をより確実に行うことができる。
【００９３】
また、前記第３及び第４実施形態では、内側ガスをガラスパイプ１１の中空内に封入するとともに、外側ガスを流動させる形態としたが、内側ガスをガラスパイプの中空内で流動させるとともに、外側ガスを基台内で流動させる形態であっても良い。
【００９４】
また、前記実施形態では、電圧印加工程において内側ガスＧ１と外側ガスＧ２とを使用する形態を例示したが、本発明の実施形態のガラスパイプの高純度化方法はこれに限らない。
すなわち、例えば、内側ガスＧ１を使用せずに、中心軸を回転軸として回転するガラスパイプの内周面に対して内側電極を摺接させる形態、外側ガスＧ２を使用せずに、中心軸を回転軸として回転するガラスパイプの外周面に対して外側電極を摺接させる形態、及び、これらを組み合わせた形態（図１２参照：この場合、内側ガスＧ１、外側ガスＧ２を必要としない。）なども例示できる。ガラスパイプに摺接する電極としては、電極からガラスパイプへの不純物の移動を確実に抑制するために、前掲の表面処理グラファイトを好適に例示できる。
【００９５】
また、図１３の概略断面図に示すように、加熱手段２２，２３と電源とを接続しない代わりに、ガラスパイプ１１の外周面と加熱手段２２，２３との間に、電源と接続し、なおかつガラスパイプ１１の外周面に接触する外側電極１５を別途配置しても良い。
【００９６】
また、図１２に示した態様の実施形態に係るガラス体（ガラスパイプ）の高純度化方法における好適な実施条件を以下に示す。
ガラスパイプの外径：１５０ｍｍ
ガラスパイプの内径：１０ｍｍ〜１５ｍｍ
ガラスパイプの長手方向長さ：１５００ｍｍ
加熱手段の温度：１１００℃
印加電圧：３０ｋＶ
電圧印加工程時間：３０時間
表面均一除去工程において除去されるガラスパイプの外周面からの深さ：１．５ｍｍ
このような条件により高純度化処理を行ったガラスパイプ１１は、有効部１１ａに含まれる不純物陽イオンの含有濃度を０．０１０重量ｐｐｍ以下とすることができる。
【００９７】
（第５実施形態）
第６の高純度化装置５００は、図１４の概略縦断面図に示すように、長尺状の基台７１と、ガラスパイプ１１を囲繞できるように基台７１の長手方向に沿って特定距離で配置された加熱手段２５と、電源５２とを有している。基台７１は、長手方向が略鉛直方向となるように配置されており、加熱手段２５の上方には、ガラスパイプ１１の一端部を把持できる第１チャック３６が第１テーブル３７を介して基台７１に対して取付けられている。第１チャック３６の内部には、ガラスパイプ１１の端面と接触可能に第１電極６５が設けられている。加熱手段２５の下方には、ガラスパイプ１１の他端部を把持できる第２チャック４６が第２テーブル４７を介して基台７１に対して取付けられている。第２チャック４６の内部には、ガラスパイプ１１の端面と接触可能に第２電極６６が設けられている。
【００９８】
第１チャック３６及び第２チャック４６は、それぞれモータ（図示せず）を備えており、互いが同期して回転することによって、ガラスパイプ１１がその中心軸を回転軸として回転できるように構成されている。
電源５２は、通常、直流電源とされており、プラス極から出た導電線が第１電極６５に接続している。一方、電源５２のマイナス極から出た導電線は第２電極６６に接続している。第１電極６５及び第２電極６６の素材としては、グラファイトや前掲の表面処理グラファイトなどを挙げることができる。
【００９９】
次に、第６の高純度化装置５００を使用する本発明に係るガラスパイプの高純度化方法の第５実施形態について説明する。
まず、片端に中心軸が揃うようにダミーパイプ１９が融着接続されたガラスパイプ１１を用意する。
ガラスパイプ１１のダミーパイプ１９側の端部を第２チャック４６にて把持し、他端部を第１チャック３６にて把持する。ここで、ガラスパイプの第１端面１１Ａ（ダミーパイプとは反対側の端面）は第１電極６５に対して、ガラスパイプの第２端面１１Ｂ（ダミーパイプ側の端面）は第２電極６６に対して、それぞれ接触している。また、ガラスパイプ１１の長手方向長さは、ガラスパイプ１１の略全域が、加熱手段２５からの熱を受けて１３００℃未満の温度に加熱され得る長さとされている。
【０１００】
次いで、加熱手段２５を作動させてガラスパイプ１１を１３００℃未満の温度で加熱するとともに、電源５２を作動させてガラスパイプ１１に対して電圧を印加することにより、電圧印加工程を実施する。電圧は、通常、直流電圧であり、１ｋＶ〜５０ｋＶの範囲とするのが好ましい。
【０１０１】
ここでは、陽極である第１電極６５と陰極である第２電極６６とが、対向するようにガラスパイプ１１の両端に配置されるとともに、ガラスパイプ１１には、電圧勾配の方向がガラスパイプ１１の中心軸の方向（長手方向）となる電圧が印加される。
また、電圧勾配は、ガラスパイプの第１端面１１Ａから第２端面１１Ｂに向かう方向で負の勾配となっている。
【０１０２】
これにより、ガラスパイプ１１に含有されている不純物陽イオンＣ（リチウムイオン，ナトリウムイオン，カリウムイオン等のアルカリ金属イオンや銅イオンなど）は、図１４の要部断面図である図１５（ａ）に示すように、ガラスパイプの第２端面１１Ｂの方向に移動する。
【０１０３】
そして、電圧印加工程を一定時間継続することによって、ガラスパイプ１１の不純物陽イオンＣを、図１５（ｂ）に示すように、ダミーパイプ１９にて偏在させることができる。
【０１０４】
電圧印加工程の後には、必要に応じて、ガラスパイプの第２端面１１Ｂから所定深さまでの領域を除去する端部除去工程を実施することができ、第５実施形態においては、ダミーパイプ１９をガラスパイプ１１から除去することによって容易に実施できる。これにより、ガラスパイプ１１の高純度化をより確実に行うことができる。
【０１０５】
第５実施形態のガラスパイプの高純度化方法における好適な実施条件を以下に示す。
ガラスパイプの外径：４０ｍｍ〜７５ｍｍ
ガラスパイプの内径：２８ｍｍ〜５２．５ｍｍ
ガラスパイプの長手方向長さ（ダミーパイプも含む）：１０００ｍｍ〜１５００ｍｍ
ダミーパイプの長手方向長さ：５０ｍｍ〜１００ｍｍ
電圧印加工程時間：２０時間〜３０時間
【０１０６】
第５実施形態においても、第３実施形態と同様に、ガラスパイプ１１を、その中心軸を回転軸として１ｒｐｍ以上１００ｒｐｍ以下の範囲内の回転速度で回転させながら実施するのが好ましい。より好ましくは、回転速度を１ｒｐｍ以上２０ｒｐｍ以下とする。
以上に説明した第５実施形態によれば、第３実施形態と同等の効果を奏することができる。
【０１０７】
（第６実施形態）
第７の高純度化装置６００には、図１６の概略縦断面図に示すように、第６の高純度化装置５００が具備する加熱手段２５に代えて、長手方向長さが短く設定された加熱手段２６が設けられている。第６の高純度化装置５００が具備する第１テーブル３７及び第２テーブル４７に代えて、それぞれ、第１テーブル３９及び第２テーブル４９を有している。第１テーブル３９及び第２テーブル４９はモータ（図示せず）を備えており、基台７１に沿いながら、それぞれ所定速度で鉛直方向に移動可能に構成されている。なお、ガラスパイプ１１の代わりに加熱手段を移動させてもよい。
【０１０８】
次に、第７の高純度化装置６００を使用する本発明の第６実施形態に係るガラスパイプの高純度化方法を、主として、第５実施形態との相違点を挙げることにより説明する。
【０１０９】
第５実施形態と同様に、ガラスパイプ１１の端部を第１チャック３６及び第２チャック４６にて把持する。ガラスパイプ１１の長手方向長さは、加熱手段２６の長手方向長さよりも充分に長く、ガラスパイプ１１の一部領域が加熱手段２６からの熱を受けて１３００℃未満の温度に加熱され得る長さとなっている。
【０１１０】
第６実施形態では、第１テーブル３９及び第２テーブル４９を基台７１に沿って移動させて、ガラスパイプ１１を加熱手段２６に対して相対移動させることによって、１３００℃未満の温度に加熱するとともに電圧を印加する電圧印加工程を、ガラスパイプ１１の全域に対して実施できる。
第５実施形態と同様、ガラスパイプ１１に含有されている不純物陽イオンは、ガラスパイプの第２端面１１Ｂの方向に移動することから、先ず、第１チャック３６と加熱手段２６とを近傍に配置して、ガラスパイプ１１の上端部に対して電圧印加工程を実施し、続いて、ガラスパイプ１１と加熱手段２６とを相対移動させることによって、ガラスパイプ１１の下側の領域に向けて電圧印加工程を実施するのが好ましい。これにより、効率良く、ガラスパイプ１１内の不純物陽イオンをダミーパイプ１９にて偏在させることができる。
また、本実施形態においても、図６に示した冷却手段７を用いて、電圧を印加した後のガラスパイプ１１を冷却すると良い。
【０１１１】
第６実施形態においても、第３実施形態と同様に、ガラスパイプ１１を、その中心軸を回転軸として１ｒｐｍ以上１００ｒｐｍ以下の範囲内の回転速度で回転させながら実施するのが好ましい。より好ましくは、回転速度を５ｒｐｍ以上２０ｒｐｍ以下とする。また、電圧印加工程の後に、必要に応じて、前記端部除去工程を実施することができ、第６実施形態においても、ダミーパイプ１９をガラスパイプ１１から除去することによって容易に実施できる。これにより、ガラスパイプ１１の高純度化をより確実に行うことができる。
以上に説明した第６実施形態によれば、第３実施形態と同等の効果を奏することができる。
【０１１２】
また、第５，第６実施形態において、ガラスパイプ１１を用いる代わりに、円柱形状のガラスロッドを用いても良い。その場合、ガラスパイプ１１を高純度化する場合と同様の装置及び方法によってガラスロッドの高純度化を行うことができるが、加熱温度の好ましい上限値は１４５０℃となる。
【０１１３】
なお、本発明において用いるガラス体は、ガラス体の長手方向（中心軸方向）に電圧を印加する場合には有効部の長さが５００ｍｍ未満であると良い。有効部の長さが５００ｍｍ以上のガラス体に対して不純物陽イオンを長手方向に移動させようとした場合、その移動距離が長くなってしまうことから、高純度化処理を行う時間が長くなってしまうとともに、印加電圧を大きくする必要が生じる。印加電圧が大きくなりすぎる（例えば５０ｋＶを超える）と、ガラス体に印加する前に放電してしまうおそれがある。
これに対して、ガラス体の略径方向に電圧を印加する場合には、有効部の長さが５００ｍｍ以上であっても構わない。したがって、有効部の長さが長いガラス体に対しては、ガラス体の略径方向に電圧を印加する方が効率的に高純度化を実施することができる。
【０１１４】
また、このような方法で高純度化された外径１００ｍｍ以上の高純度ガラス体は、比較的大型のガラス体である。また、ガラス体の有効部における不純物陽イオンの含有濃度が、０．０１重量ｐｐｍ以下となるように高純度化を行うと良い。例えば、各不純物陽イオン（リチウムイオン，ナトリウムイオン，カリウムイオン等のアルカリ金属イオンや銅イオンなど）の含有濃度が、それぞれ１０重量ｐｐｂ以下であることが好ましい。
このような高精度かつ大型の高純度ガラス体を光ファイバの母材として用いると、伝送特性が良好で、高品質な光ファイバを効率的に製造することができる。
【０１１５】
以下、ガラスパイプの高純度化方法として採用し得る態様について簡潔に述べる。
▲１▼　ガラスパイプを１０００℃以上１３００℃未満の範囲内の温度に加熱しながら前記ガラスパイプに対して電圧を印加する電圧印加工程を有する、ガラスパイプの高純度化方法。
▲２▼　前記ガラスパイプを、その中心軸を回転軸として１ｒｐｍ以上１００ｒｐｍ以下の範囲内の回転速度で回転させながら前記電圧印加工程を行う、前記▲１▼に記載のガラスパイプの高純度化方法。
▲３▼　前記電圧の電圧勾配の方向を、前記ガラスパイプの略径方向とする前記▲１▼または前記▲２▼に記載のガラスパイプの高純度化方法。
▲４▼　前記電圧勾配を、前記ガラスパイプの内周面側から外周面側に向けて負の勾配とするとともに、前記電圧印加工程に次いで、前記ガラスパイプの外周面から所定深さまでの領域を除去する表面均一除去工程を有する、前記▲３▼に記載のガラスパイプの高純度化方法。
▲５▼　前記電圧勾配を、前記ガラスパイプの外周面側から内周面側に向けて負の勾配とするとともに前記電圧印加工程に次いで、前記ガラスパイプの内周面から所定深さまでの領域を除去する表面均一除去工程を有する、前記▲３▼に記載のガラスパイプの高純度化方法。
▲６▼　前記電圧の電圧勾配の方向を、前記ガラスパイプの中心軸の方向とする前記▲１▼または前記▲２▼に記載のガラスパイプの高純度化方法。
▲７▼　前記電圧勾配を、前記ガラスパイプの第１端面から第２端面に向かう方向で負の勾配とするとともに、前記ガラスパイプの第２端面から所定深さまでの領域を除去する端部除去工程を有する、前記▲６▼に記載のガラスパイプの高純度化方法。
【０１１６】
【実施例】
（実施例１）
前記第４の高純度化装置３００に準ずる高純度化装置を使用して第３実施形態に係るガラスパイプの高純度化を以下の条件で行う。
ガラスパイプの外径：１５０ｍｍ
ガラスパイプの内径：１０５ｍｍ
ガラスパイプの長手方向長さ：１５００ｍｍ
【０１１７】
上記ガラスパイプの組成は、不純物陽イオン（リチウムイオン，ナトリウムイオン，カリウムイオン及び銅イオンの総和）を０．１重量ｐｐｍで含有するＳｉＯ２である。
ここで、不純物陽イオンの濃度は、ガラスパイプ全体に対する不純物陽イオンの含有量を意味し、以下も同様とする。
【０１１８】
また、上記ガラスパイプの長手方向の外径の変形を超音波測定器で測定し、標準偏差（以下、この標準偏差をガラスパイプ径標準偏差ともいう）を算出したところ、０．１ｍｍである。
【０１１９】
内側ガス：アルゴン，−０．５ｋＰａ・ｇａｇｅ
外側ガス：アルゴン，１０リットル／分，１ｋＰａ・ｇａｇｅ
加熱温度：１１００℃
電圧：４０ｋＶの直流電圧
電圧印加工程時間：３０時間
ガラスパイプの回転速度：３０ｒｐｍ
表面均一除去工程（化学エッチング）において除去されるガラスパイプの外周面からの深さ：０．２４ｍｍ
【０１２０】
（実施例２）
加熱温度を１２８０℃とする以外は、実施例１と同様にガラスパイプの高純度化方法を行う。
【０１２１】
（比較例１）
加熱温度を１３２０℃とする以外は、実施例１と同様にガラスパイプの高純度化方法を行う。
【０１２２】
実施例及び比較例の高純度化方法を施した後におけるガラスパイプの結果を下表に示す。
【０１２３】
【表２】
2004131367.tif 000004
【０１２４】
表２に示すように、加熱温度が１３００℃未満とされた実施例の高純度化方法によれば、不純物陽イオンが減少し、かつ、ガラスパイプ径標準偏差はほとんど変化しない。すなわち、ガラスパイプの変形が高次元で抑制されつつ、高純度化が実施される。実施例の高純度化方法により高次元されたガラスパイプは、そのままの状態で、例えば光ファイバ用としての形状精度及び純度を満足する。
一方、比較例１は、ガラスパイプ径標準偏差が増大する。これは、ガラスパイプの変形を意味し、そのままの状態では、例えば光ファイバ用としての形状精度を満足しない。
【０１２５】
【発明の効果】
本発明によれば、ガラス体の変形を高次元で抑制しつつ高純度化を実施できるガラス体の高純度化方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るガラス体の高純度化方法に使用できる第１の高純度化装置の概略縦断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るガラス体の高純度化方法を説明する図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るガラス体の高純度化方法の他の態様を説明する図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るガラス体の高純度化方法の他の態様を説明する図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るガラス体の高純度化方法の他の態様を説明する図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るガラス体の高純度化方法に使用できる第２の高純度化装置の概略縦断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態及び第４実施形態の変形例に係るガラス体の高純度化方法に使用できる第３の高純度化装置の概略縦断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係るガラスパイプの高純度化方法に使用できる第４の高純度化装置の概略縦断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係るガラスパイプの高純度化方法を説明する図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係るガラスパイプの高純度化方法に使用できる第５の高純度化装置の概略縦断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態及び第４実施形態の変形例を説明する概略断面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係るガラスパイプの高純度化方法を説明する図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係るガラスパイプの高純度化方法を説明する図である。
【図１４】本発明の第５実施形態に係るガラスパイプの高純度化方法に使用できる第６の高純度化装置の概略縦断面図である。
【図１５】本発明の第５実施形態に係るガラスパイプの高純度化方法を説明する図である。
【図１６】本発明の第６実施形態に係るガラスパイプの高純度化方法に使用できる第７の高純度化装置の概略縦断面図である。
【符号の説明】
１，２　電極
１１　ガラスパイプ
１１Ａ　ガラスパイプの第１端面
１１Ｂ　ガラスパイプの第２端面
１６　ガラスロッド
【図１】
2004131367.tif 000005
【図２】
2004131367.tif 000006
【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】
2004131367.tif 000011
【図８】
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【図９】
2004131367.tif 000013
【図１０】
2004131367.tif 000014
【図１１】
2004131367.tif 000015
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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