(57)【要約】【課題】  化学気相蒸着方法による光ファイバー母材製造において、反応管内部に過度に生成されたシュートを反応管の外部へ円滑に排出できるようにする。【解決手段】  本発明による光ファイバー母材製造方法は、生成されたシュートを帯電させ、反応管２４０の内壁に蒸着されないシュートを帯電されたシュートと相反する電荷に帯電された帯電体２６１に吸着させ、シュートが帯電された帯電体２６１を反応管２４０の外部へ移動させた後、帯電されたシュートと同じ電極を有するように帯電させることにより、帯電体２６１に吸着されたシュートを帯電現象を利用して反応管２４０の外部へ排気させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シュートを反応管の内壁に蒸着させて光ファイバー母材を形成する間に、前記反応管の内壁に蒸着されないシュートを除去するための方法であって、
(ａ)  前記反応管の内壁に蒸着されない前記シュートを第１の電荷に帯電させるための過程と、
(ｂ)  前記第１の電荷に帯電されたシュートを前記第１の電荷とは反対極性の第２の電荷に帯電された帯電体に吸着させるための過程と、
(ｃ)  第１の電荷に帯電された前記シュートが吸着された前記帯電体を前記反応管の外部へ移動させるための過程と、
(ｄ)  前記帯電体に吸着された前記シュートを該帯電体から除去するための過程と、
を含むことを特徴とする光ファイバー母材製造方法。
【請求項２】
前記(ｄ)過程は、
(ｉ)  前記帯電体を前記第１の電荷と同一極性に帯電させる過程を含むことを特徴とする請求項１記載の光ファイバー母材製造方法。
【請求項３】
前記(ａ)過程における前記第１の電荷は正電荷であり、前記(ｂ)過程における前記第２の電荷は負電荷であること
を特徴とする請求項１記載の光ファイバー母材製造方法。
【請求項４】
前記(ｃ)過程では、前記帯電体は、
該帯電体に吸着された前記シュートを除去するために、前記第２の電荷と同じ極性であり、かつ前記第２の電荷よりも大きい強度に帯電されたクリーナ部材（cleaner body）の近傍に移動されること
を特徴とする請求項１記載の光ファイバー母材製造方法。
【請求項５】
前記反応管は、石英(quartz)で構成されることを特徴とする請求項１記載の光ファイバー母材製造方法。
【請求項６】
前記光ファイバー母材の少なくとも一部を形成する間、前記石英管を加熱する過程をさらに含むこと
を特徴とする請求項５記載の光ファイバー母材製造方法。
【請求項７】
シュートを反応管の内壁に蒸着させて光ファイバー母材を形成する間に、前記反応管の内壁に蒸着されないシュートを除去するための方法であって、
(ａ)  前記反応管の内部で化学反応によりシュートを生成し、生成された前記シュートのうち一部を前記反応管の内壁に蒸着させるための過程と、
(ｂ)  前記シュートを第１の電荷に帯電させるための過程と、
(ｃ)  前記反応管の内壁に蒸着されない前記シュートを帯電体に吸着させて前記反応管の内部から外部へ除去させるための過程と、を含むことを特徴とする光ファイバー母材製造方法。
【請求項８】
前記(ｃ)過程は、
(ｉ)  前記帯電体を前記第１の電荷とは反対極性の第２の電荷に帯電させるための過程と、
(ii)  前記帯電体を前記反応管の外部に移動させるための過程と、
(iii)  前記第１の電荷と同一の電荷に前記帯電体を帯電させることによって、前記帯電体に吸着された前記シュートを除去するための過程と、
を含むことを特徴とする請求項７記載の光ファイバー母材製造方法。
【請求項９】
前記反応管は、石英で構成されることを特徴とする請求項７記載の光ファイバー母材製造方法。
【請求項１０】
前記(ａ)過程で、前記シュートは前記反応管の内部に投入された複数の原料を加熱させる化学気相蒸着によって生成され、生成された前記シュートは熱泳動によって前記反応管の内壁に蒸着されること
を特徴とする請求項７記載の光ファイバー母材製造方法。
【請求項１１】
反応管の内部に注入された原料ガスから化学反応により生成されたシュートを前記反応管の内壁に蒸着させるための光ファイバー母材製造装置であって、
前記反応管内に過度に生成されたシュートを前記反応管の外部へ排気させるためのシュート排出手段を備え、該シュート排出手段は、
前記反応管の長軸に沿った方向に往復移動し、前記反応管の内部に過度に形成されたシュートを帯電させるための第１の帯電体と、
前記反応管内部に挿入されるときに、前記シュートとは反対極性の電荷に帯電されることにより、前記シュートを吸着し、前記シュートを吸着した状態で前記反応管の外部へ退軸後に、前記シュートと同じ電荷に帯電されることにより、吸着された前記シュートを前記反応管の外部へ排出させるための第２の帯電体と、
前記第２の帯電体の移動と導電状態を制御するための制御部と、
を含むことを特徴とする光ファイバー母材製造装置。
【請求項１２】
前記反応管の両端部を両側壁で回転自在に支持し、基底面にガイド溝が形成された旋盤と、
前記反応管の外面を加熱するバーナーと、
その上面に前記バーナー及び前記第１の帯電体が相互離隔されるように安着され、前記ガイド溝に沿って前記反応管の長軸と平行に往復移動する移送台と、
前記旋盤の両側壁を貫通し、前記反応管を前記旋盤に対して回転自在に固定させるための一対のチャックと、をさらに含むこと
を特徴とする請求項１１記載の光ファイバー母材製造装置。
【請求項１３】
前記反応管は、石英で構成されることを特徴とする請求項１１記載の光ファイバー母材製造装置。
【請求項１４】
前記移送台は、
その中央部を貫通する送りねじと、
駆動力を生成して前記送りねじに伝達することによって、前記移送台を前記反応管の長軸に沿った方向に往復移動させるためのモーターと、を備えること
を特徴とする請求項１２記載の光ファイバー母材製造装置。
【請求項１５】
前記第１及び第２の帯電体は、電磁石を含むことを特徴とする請求項１１記載の光ファイバー母材製造装置。
【請求項１６】
前記第１の帯電体は、コロナ帯電器を含むことを特徴とする請求項１１記載の光ファイバー母材製造装置。
【請求項１７】
前記一対のチャックのうちで、第１のチャックは、前記原料ガスを前記反応管の内部に注入させるための配管を含むことを特徴とする請求項１２記載の光ファイバー母材製造装置。
【請求項１８】
前記一対のチャックのうちで、第２のチャックは、その内部に沿って前記第２の帯電体が移動できるように形成された移動路を含むことを特徴とする請求項１７記載の光ファイバー母材製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバー母材製造装置及び方法に関し、特に、修正化学気相蒸着法(Modified Chemical Vapor Deposition)による光ファイバー母材製造装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバーを製造する従来のプロセスは、大きく、母材製造(Preform Manufacture)、線引き(Drawing)、被覆コーティング(Sheath Coating)及び、ワインディング(Winding)、の４つの基本的な工程が含まれる。このうち、特に、母材製造の工程は、光ファイバーを線引き(Drawing)するための基本母材を形成する工程であって、該母材を形成する工法としては、気相軸蒸着法(Vapor-phase Axial Deposition)、外部蒸着法(Outer Chemical Vapor-phase Deposition)、プラズマ化学蒸着法(Plasma Chemical Vapor Deposition)、及び修正化学気相蒸着法(Modified Chemical Vapor Deposition)などの様々な方法が用いられている。
【０００３】
さらに、この内の修正化学気相蒸着法は、光ファイバー母材を製作しようとする中空型の管(hollow tube)の内部に原料ガス及び酸素ガスを注入し、この管を加熱することによって管内部に熱酸化反応を起こし、管の内壁に透明なガラス膜を蒸着させるための方法をいう。
【０００４】
図１は、修正化学気相蒸着法による光ファイバー母材製造装置を示す図である。図１を参照すると、従来の光ファイバー母材製造装置は、一定速度で回転可能に設けられた反応管(quartz reaction tube)１４０と、反応管１４０の両端部を回転自在に支持するための一対のチャック１３０ａ，１３０ｂと、チャック１３０ａ，１３０ｂを支持するための両側壁１１２ａ，１１２ｂを備えた旋盤（table）１１０と、旋盤１１０の基底面に沿って左右方向にスライドして往復移動する移送台（sliding member）１２３と、移送台１２３上に安着されることによって反応管１４０の長軸に沿って左右方向に往復移動しながら、反応管１４０の外壁を加熱するバーナー１５０と、移送台１２３を貫通するように設けられ、ねじ溝が形成された送りねじ１２１と、送りねじ１２１に駆動力を伝達するモーター１２２と、反応管１４０内の原料ガス及びシュートの流れを円滑にするための窒素ガスが注入された窒素管１６０と、を含む。
【０００５】
反応管１４０は、チャック１３０ａ，１３０ｂにより回転されるとともに、その内部にSiCl４及びGeCl４などの原料ガスと酸素ガスが注入される。
【０００６】
バーナー１５０は、反応管１４０の長軸に沿って左右方向に往復移動し、これにより、原料ガスが注入されている反応管１４０の外壁を加熱する。
【０００７】
バーナー１５０により反応管１４０の内部に高温状態が形成されることによって、反応管１４０の内部に注入された原料ガス及び酸素等は、反応管１４０内部の温度増加によって酸化反応を起こし、この酸化反応によって形成されたSiO２，GeO２等のシュート（soot）が、反応管１４０の内壁に蒸着される。
【０００８】
しかしながら、反応管１４０の内部に形成された酸化物の一種であるシュートは、反応管内壁への蒸着効率が低く、生成されたシュートの内の４０〜５０%程度だけが反応管の内壁に蒸着され、残りの蒸着されないシュートは、上記光ファイバー母材製造装置の内部に残存し、それにより、光ファイバー母材製造工程を中断させるか、或いは光ファイバー母材の不良を誘発する、という問題があった。
【０００９】
反応管１４０の内部に蒸着されないシュートを上記光ファイバー母材製造装置の外部へ排出するために提案された手段としては、この反応管の一端側に排気管を接続し、該排気管を通じて非蒸着のシュートを排出する方法や、この反応管の内部に窒素ガスなどを注入することによって、反応管内部に残存するシュートをより円滑に排気させる方法などが提案されている。
【００１０】
すなわち、窒素管１６０は、反応管１４０の内部に窒素ガスを注入することによって反応管１４０内に人為的な渦流を形成する。反応管１４０内に形成された渦流は、過度に形成されたシュート及び未だ排気されない原料ガスを反応管１４０の外部へ押し出すように作用する。
【００１１】
しかしながら、窒素ガスは、反応管内部に原料ガスが注入される方向とは逆方向に注入されることによって、原料ガスと共に渦流を形成し、形成された渦流は蒸着されないシュートの円滑な排気を妨害する要因になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、反応管内部に過度に生成されたシュートを反応管の外部へ円滑に排出することができる光ファイバー母材製造方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による化学反応により生成されたシュートを反応管の内壁に蒸着させる光ファイバー母材製造方法は、生成されたシュートを帯電させ、上記反応管の内壁に蒸着されないシュートを帯電されたシュートと相反する電荷に帯電された帯電体に吸着させ、シュートが帯電された上記帯電体を上記反応管の外部へ移動させた後、帯電されたシュートと同じ電極を有するように帯電させることにより、上記帯電体に吸着された該当シュートを帯電現象を利用して上記反応管の外部へ排気させる。
【００１４】
すなわち、本発明は、シュートを反応管の内壁に蒸着させて光ファイバー母材を形成する間に、該反応管の内壁に蒸着されないシュートを除去するための方法であって、反応管の内壁に蒸着されない前記シュートを第１の電荷に帯電させるための過程と、前記第１の電荷に帯電されたシュートを前記第１の電荷とは反対極性の第２の電荷に帯電された帯電体に吸着させるための過程と、第１の電荷に帯電された前記シュートが吸着された前記帯電体を前記反応管の外部へ移動させるための過程と、前記帯電体に吸着された前記シュートを該帯電体から除去するための過程と、を含む。
【００１５】
また、本発明は、シュートを反応管の内壁に蒸着させて光ファイバー母材を形成する間に、前記反応管の内壁に蒸着されないシュートを除去するための方法であって、前記反応管の内部で化学反応によりシュートを生成し、生成された前記シュートのうち一部を前記反応管の内壁に蒸着させるための過程と、前記シュートを第１の電荷に帯電させるための過程と、前記反応管の内壁に蒸着されない前記シュートを帯電体に吸着させて前記反応管の内部から外部へ除去させるための過程と、を含む。
【００１６】
さらに、本発明は、反応管の内部に注入された原料ガスから化学反応により生成されたシュートを前記反応管の内壁に蒸着させるための光ファイバー母材製造装置であって、反応管内に過度に生成されたシュートを前記反応管の外部へ排気させるためのシュート排出手段を備え、該シュート排出手段は、前記反応管の長軸に沿った方向に往復移動し、前記反応管の内部に過度に形成されたシュートを帯電させるための第１の帯電体と、前記反応管内部に挿入されるときに、前記シュートとは反対極性の電荷に帯電されることにより、前記シュートを吸着し、前記シュートを吸着した状態で前記反応管の外部へ退軸後に、前記シュートと同じ電荷に帯電されることにより、吸着された前記シュートを前記反応管の外部へ排出させるための第２の帯電体と、前記第２の帯電体の移動と導電状態を制御するための制御部と、を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に従う好適な一実施形態について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。
【００１８】
本発明による反応管の内壁に化学気相蒸着法により形成されたシュートを蒸着させるための光ファイバー母材製造方法は、反応管の内壁に蒸着されないシュートを正電荷に帯電させ、正電荷に帯電された一部のシュートを負極に導電された金属ロッドに吸着させて、この金属ロッドを反応管の外部へ移動させた後に正極に帯電させることによって、上記金属ロッドに吸着されたシュートを該当反応管の外部へ排気させる。
【００１９】
図２は、本発明の望ましい実施形態による光ファイバー母材製造装置を示す図である。図２を参照すると、本実施の形態の光ファイバー母材製造装置は、第１の帯電体２６３を含むシュート排出手段２６０と、その基底面（上面）にガイド溝が形成された旋盤（table）２１０と、バーナー２５０と、移送台２２３と、一対のチャック２３０ａ，２３０ｂと、を有する。
【００２０】
すなわち、本発明による光ファイバー母材製造装置では、光ファイバー母材を形成しようとする反応管(quartz reaction tube)２４０を加熱して反応管２４０の内部を高温状態に形成する。さらに、高温状態となった反応管２４０内部にSiCl４，GeCl４などの原料ガスと、O２などを注入することにより、反応管２４０の内部に化学反応によるシュートを形成させる。反応管２４０の内部に形成されたシュートは、熱泳動（Thermophoresis）現象によって反応管２４０の内壁に蒸着されることにより、光ファイバー母材が形成される。
【００２１】
チャック２３０ａ，２３０ｂは、旋盤２１０の両側壁２１２ａ，２１２ｂを貫通し、反応管２４０を旋盤２１０に対して回転自在に固定させる。図２に示すように、このうちの第１のチャック２３０ａは、SiCl４及びGeCl４などの原料ガスと酸素ガスを反応管２４０の内部に注入させるための配管を備えている。一方、第２のチャック２３０ｂには、その内部に沿って第２の帯電体２６１が移動できるように移動路が形成されている。
【００２２】
旋盤２１０は、その両側壁２１２ａ，２１２ｂを貫通するチャック２３０ａ，２３０ｂを支持する。また、旋盤２１０の基底面２１１には、移送台２２３を反応管２４０の長軸に沿って左右方向に往復移送（移動）させるためのガイド溝２１１ａが形成される。
【００２３】
バーナー２５０は、移送台２２３上の一側上に安着されることによって、反応管２４０の長軸に沿って左右方向に移動し、反応管２４０の外壁を加熱する。
【００２４】
移送台２２３は、旋盤２１０のガイド溝２１１ａ上に位置され、移送台２２３の中央部には、ねじ溝が形成された送りねじ２２１が貫通する。そして、移送台２２３は、モーター２２２の駆動力により送りねじ２２１が回転させられることによって、反応管２４０の長軸に沿って左右方向に往復移動する。
【００２５】
移送台２２３は、その上面にバーナー２５０と帯電体２６３とが安着されることによって、バーナー２５０と帯電体２６３とを反応管２４０の長軸に沿って左右往復移送させる。
【００２６】
シュート排出手段２６０は、反応管２４０内に過剰生成されたシュートを正電荷に帯電させるための第１の帯電体２６３と、反応管２４０の内部に挿入され及び少なくとも一部が退軸されるように設けられた第２の帯電体２６１と、第２の帯電体２６１の導電極性及び位置を制御する制御部２６２と、を含む。
【００２７】
すなわち、反応管２４０内に過剰生成されたシュートは、第１の帯電体２６３によって正の電荷に帯電させる。この第１の帯電体は、コロナ帯電器を使用することができる。
【００２８】
第２の帯電体２６１は、制御部２６２の制御により、反応管２４０の内部に挿入及び退軸される往復移動動作を繰り返す。すなわち、第２の帯電体２６１は、制御部２６２の制御に基づいて、反応管２４０の内部に挿入される際に、負極に導電されることによって、正電荷に帯電されたシュートを吸着し、当該シュートを吸着した第２の帯電体２６１は、反応管２４０の外部へ退軸されると同時に、正極に導電されることによって、吸着された上記シュートを反応管２６２の外部へ排出させる。第２の帯電体２６１には、金属材質のロッドなどを使用することができる。
【００２９】
かくして、反応管２４０の内壁に蒸着されないシュートは、シュート排出手段２６０によって、反応管２４０の外部へ排気させられる。
【００３０】
このように、本発明を適用した光ファイバー母材製造装置によれば、反応管内に過剰生成されたシュートを正電荷に帯電させた状態で、負極に導電された棒状部材によってその外部へ排出させることによって、過剰生成されたシュートの排気が容易となり、過剰生成されたシュートによる光ファイバー母材の不良発生を減少させることができる利点がある。
【００３１】
なお、第２の帯電体２６１に付いたシュートを取り除くために、上述した実施の形態では、該帯電体２６１を該シュートと同一極性に導電する構成としたが、この代わりに、第２の帯電体２６１の帯電極性と同一極性でかつ、シュートを移動、吸着させるのに十分な、より大きい強度に帯電された不図示のクリーナ部材（cleaner body）を用いることとしても良い。この場合には、クリーナ部材は、第２の帯電体２６１が反応管２４０の内部から退軸した際に、該帯電体２６１に付いたシュートを移動、吸着させるのに十分に近い位置に配置されるようにする。
【００３２】
さらに、上述した実施の形態では、第１の帯電体２６３を正に帯電させ第２の帯電体２６１を負に帯電させる構成としたが、帯電極性をこの逆にしても良いものであり、特に、シュートを生成するために化合物（compounds）を用いる場合には、上述した例とは異なる磁力（magnetic attraction） を有するものとすることができる。
【００３３】
また、上述した実施の形態では、反応管２４０につき、石英反応管(quartz reaction tube)を用いた場合について説明したが、これ以外にも、光ファイバー製造のための加熱処理に耐えられる全ての反応管を用いることができる。
【００３４】
さらに、第１及び第２の帯電体２６３，２６１としては、例えば電磁石、ソレノイド、コロナ帯電器、などを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来技術による光ファイバー母材製造装置を示す図である。
【図２】本発明の望ましい実施形態による光ファイバー母材製造装置を示す図面である。
【符号の説明】
【００３６】
２４０  反応管
２６３  第１の帯電体
２６１  第２の帯電体
【図１】
2005154270.tif 000003
【図２】
2005154270.tif 000004