(57)【要約】【課題】脱水焼結時にコアロッドとクラッドとの界面でスリップを生じることを防止できるガラス母材の製造方法を提供する。【解決手段】コアロッド１とクラッドからなるガラス母材を製造するガラス母材の製造方法であって、第１のバーナ１６によってコアロッド１の外周にガラス微粒子を吹き付けて内側堆積体２１を形成し、第２のバーナ１５によって内側堆積体２１の外周にガラス微粒子を吹き付けて外側堆積体２２を形成する際に、内側堆積体２１におけるガラス微粒子が吹き付けられる部分２１ａの最高温度を、外側堆積体２２におけるガラス微粒子が吹き付けられる部分２２ａの最高温度よりも高くする。【選択図】  図３
2005015311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアロッドとクラッドからなるガラス母材を製造するガラス母材の製造方法であって、
第１のバーナによって前記コアロッドの外周にガラス微粒子を吹き付けて内側堆積体を形成し、第２のバーナによって前記内側堆積体の外周にガラス微粒子を吹き付けて外側堆積体を形成する際に、前記内側堆積体におけるガラス微粒子が吹き付けられる部分の最高温度を、前記外側堆積体におけるガラス微粒子が吹き付けられる部分の最高温度より高くすることを特徴とするガラス母材の製造方法。
【請求項２】
前記内側堆積体におけるガラス微粒子を吹き付けられる部分の最高温度が、前記外側堆積体におけるガラス微粒子を吹き付けられる部分の最高温度よりも３０℃以上高い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】
前記内側堆積体におけるガラス微粒子を吹き付けられる部分の最高温度と前記外側堆積体におけるガラス微粒子を吹き付けられる部分の最高温度との温度差を７０℃以下とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス母材の製造方法。
【請求項４】
コアロッドとクラッドからなるガラス母材を製造するガラス母材の製造方法であって、
第１のバーナによって前記コアロッドの外周にガラス微粒子を吹き付けて内側堆積体を形成し、第２のバーナによって前記内側堆積体の外周にガラス微粒子を吹き付けて外側堆積体を形成する際に、前記内側堆積体の嵩密度を前記外側堆積体の嵩密度より大きくすることを特徴とするガラス母材の製造方法。
【請求項５】
前記内側堆積体の外径を前記外側堆積体の外径に対して３０％以下とすることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のガラス母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス母材の製造方法に関し、特に、脱水焼結時にガラス母材のコアロッドとクラッドとの界面においてスリップが生じることを防止することができるガラス母材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、コアロッドとクラッドとからなる光ファイバは、光ファイバ用の多孔質のガラス母材を加熱して透明化させた後、線引きすることで製造される。ガラス母材を製造する方法として、例えばＶＡＤ法（Ｖａｐｏｒ  ｐｈａｓｅ  Ａｘｉａｌ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；気相軸付法）が挙げられる。このＶＡＤ法は、バーナから燃焼ガス及びガラス原料を吹き出し、燃焼ガスの燃焼により生じる酸水素火炎中においてガラス原料を加水分解させて、出発材上にガラス微粒子を堆積させるものである。
【０００３】
従来のガラス母材を製造する方法としては、反応容器内に垂直方向に把持され、軸回りに回転する出発ロッドの上部から下部にむかってガラス微粒子堆積体を積層する光ファイバ用母材の製造方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−７３２３６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常、コアロッド（コア、または、コアとクラッドの一部を有するガラスロッド）の周囲に、ガラス微粒子を堆積させることでクラッドとなるガラス微粒子堆積体を形成し、その後、脱水焼結（又は焼結のみ）して透明化されたガラス母材とする。脱水焼結の際には、コアロッドはガラス微粒子堆積体の収縮に引きずられて変形することがある。光ファイバとして用いられる部分である有効部の長さを長くする場合又は嵩密度を高くしてガラス母材の大型長尺化を図ろうとする場合には、ガラス微粒子堆積体の内周側（コアロッドの外周面側）におけるガラス微粒子の堆積体の密度が低くなる。すると、コアロッドとクラッドとの界面において剥離が生じ、両者が互いに軸方向にずれるといった、いわゆるスリップ（軸ずれともいう。）という現象が生じることがあった。
これは、ガラス微粒子堆積体において外側の部分（外側堆積体）の方がその嵩密度が高く、脱水焼結時に伸縮しやすいため、この伸縮に伴いガラス微粒子堆積体の内側の部分（内側堆積体）を構成するガラス体が外周側に引っ張られることで、コアロッドと内側堆積体との界面において剥離が生じるためである。
スリップが生じたガラス母材を使用すると良好な特性の光ファイバを得ることができないめ、廃棄せざるを得ず、製造される光ファイバの歩留まりが悪くなる点で改善の余地があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、脱水焼結時にコアロッドとクラッドとの界面でスリップを生じることを防止できるガラス母材の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】
本発明の上記目的は、コアロッドとクラッドからなるガラス母材を製造するガラス母材の製造方法であって、第１のバーナによってコアロッドの外周にガラス微粒子を吹き付けて内側堆積体を形成し、第２のバーナによって内側堆積体の外周にガラス微粒子を吹き付けて外側堆積体を形成する際に、内側堆積体におけるガラス微粒子が吹き付けられる部分の最高温度を、外側堆積体におけるガラス微粒子が吹き付けられる部分の最高温度より高くすることを特徴とするガラス母材の製造方法によって達成される。
【０００８】
本発明のガラス母材の製造方法によれば、内側堆積体が外側堆積体に比して高い温度で堆積される。そして、ガラス微粒子堆積体においてガラス微粒子が外側より内側に密に堆積するようになる。この結果、内側堆積体の嵩密度が外側堆積体の嵩密度より高くなる。
すると、脱水焼結する際には、クラッドとなるガラス微粒子堆積体において、内側堆積体が収縮する割合が、外側堆積体が収縮する割合に比して小さくなる。このため、コアロッドと内側堆積体との界面において、剥離が起こることを防止することができる。したがって、脱水焼結時にスリップが生じることがないガラス母材を製造することができる。
また、上記ガラス母材の製造方法によれば、脱水焼結時にガラス母材にスリップが生じることがないため、歩留りが向上する。
【０００９】
また、本発明の上記目的は、コアロッドとクラッドからなるガラス母材を製造するガラス母材の製造方法であって、第１のバーナによってコアロッドの外周にガラス微粒子を吹き付けて内側堆積体を形成し、第２のバーナによって内側堆積体の外周にガラス微粒子を吹き付けて外側堆積体を形成する際に、内側堆積体の嵩密度を外側堆積体の嵩密度よりも大きくすることを特徴とするガラス母材の製造方法によって達成される。
こうすれば、内側堆積体の嵩密度が外側堆積体の嵩密度よりも高いため、脱水焼結する際に、クラッドとなるガラス微粒子堆積体において、内側堆積体が収縮する割合が、外側率堆積体が収縮する割合に比して小さくなる。このため、コアロッドと内側堆積体との界面において、剥離が起こることを防止することができる。したがって、脱水焼結時にスリップが生じることがないガラス母材を製造することができる。
【００１０】
上記ガラス母材の製造方法において、内側堆積体におけるガラス微粒子を吹き付けられる部分の最高温度が、外側堆積体におけるガラス微粒子を吹き付けられる部分の最高温度よりも３０℃以上高いことが好ましい。
また、内側堆積体におけるガラス微粒子を吹き付けられる部分の最高温度と外側堆積体におけるガラス微粒子を吹き付けられる部分の最高温度との温度差を７０℃以下とすることが好ましい。
さらに、内側堆積体の外径を外側堆積体の外径に対して３０％以下とすることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるガラス母材の製造方法の実施の形態を図面によって説明する。
図１は、本実施形態のガラス母材の製造方法を実施するのに適したガラス母材の製造装置を示す概略構成図である。
図に示すように、ガラス母材の製造装置１０は、ケース本体１１を有している。ケース本体１１内には、コアロッド１が図示しない支持部材によって吊り下げられ、コアロッド１の外周にクラッドとなるガラス微粒子堆積体（以下、クラッドともいう。）２が形成されることでガラス母材Ｇが製造される。
【００１２】
ガラス微粒子堆積体２は、コアロッド１の下端部１ａ側に向かって形成される。コアロッドの上端部１ｂは支持部材に支持され、図示しない駆動装置によって図中矢印方向に自在に上昇させることができる。
【００１３】
ケース本体１１内には、主バーナ１５並びに副バーナ１６が設置されている。主バーナ１５及び副バーナ１６は、コアロッド１の下端部１ａの斜め下方に配されている。それぞれの主バーナ１５、副バーナ１６は、コアロッド１に向かってガラス微粒子を生成しつつ吹き付ける機能を有する。
図示しないが、主バーナ１５、副バーナ１６は、径の異なる複数の管を同心に配した多重管構造を有し、複数の管同士の間に区画されたポートからガスを噴出する。また、主バーナ１５及び副バーナ１６は、各ポートから噴出されるガス量を独立して制御することできる。ここで、ガスとは、少なくとも、燃焼性ガスと助燃性ガスとからなる燃料ガス及び不活性ガスを含む。主バーナ１５及び副バーナ１６から噴出されるガス量を制御することで、堆積させるガラス微粒子の温度を調整することができる。
【００１４】
これら主バーナ１５及び副バーナ１６は、燃料ガス及びガラス原料を吹き出し、燃焼ガスの燃焼により生じる酸水素火炎中においてガラス原料を加水分解させてガラス微粒子を生成する。
本実施形態において、副バーナ１６は、主バーナ１５に比して小径のバーナである。主バーナ１５及び副バーナ１６は、それぞれから吹き付けられるガラス微粒子が互いに重ならないように配されている。こうすれば、ガラス微粒子が吹き付けられる部分が互いに重なることでガラス微粒子がつきにくくなることやスス変形やスス割れという現象が生じることを防止できる。
【００１５】
本実施形態において、副バーナ１６は、主バーナ１５に比してコアロッド１に近い位置に配され、コアロッド１の外周面に直接ガラス微粒子を吹き付けてクラッドにおける内側堆積体を形成する。また、主バーナ１５は、副バーナ１６に比してコアロッドから遠い位置に配され、上記内側堆積体の外周に外側堆積体を形成する。
【００１６】
本発明にかかるガラス母材の製造方法は、コアロッド１とクラッド２からなるガラス母材を製造するガラス母材の製造方法であって、第１のバーナによってコアロッドの外周にガラス微粒子を吹き付けて内側堆積体を形成し、第２のバーナによって内側堆積体の外周にガラス微粒子を吹き付けて外側堆積体を形成する際に、内側堆積体におけるガラス微粒子が吹き付けられる部分の最高温度を、外側堆積体におけるガラス微粒子が吹き付けられる部分の最高温度よりも高くなるようにすることを特徴としている。
以下、図２、図３を参照して、本実施形態のガラス母材の製造方法を説明する。なお、本実施形態においては、副バーナ１６が第１のバーナとして機能し、主バーナ１５が第２のバーナとして機能している。
図２は、ガラス微粒子堆積体の径方向位置に対するガラス微粒子堆積体の温度の関係を示すグラフである。図３は、本実施形態のガラス母材の製造方法を説明する図１の要部拡大図である。
【００１７】
図２において、Ｒ１は、ガラス微粒子堆積体の径方向位置において、内側堆積体に相当する領域を示し、Ｒ２は、ガラス微粒子堆積体の径方向位置において、外側堆積体に相当する領域を示している。
図２に示すように、本実施形態においては、領域Ｒ１の方が領域Ｒ２よりもガラス微粒子堆積体の温度が高い。すなわち、内側堆積体の方が、外側堆積体より温度が高い。
【００１８】
図３に示すように、ガラス母材Ｇを製造する場合には、コアロッド１の外周に第１のバーナである副バーナ１６によってガラス微粒子を吹き付け、ガラス微粒子をコアロッド１の径方向外方に堆積させていくことで内側堆積体２１を形成する。また、第２のバーナである主バーナ１５によって内側堆積体２１の外周にガラス微粒子を吹き付けることで、ガラス微粒子を内側堆積体２１の外周面上に堆積させて外側堆積体２２を形成する。
このとき、コアロッド１は、内側堆積体２１及び外側堆積体２２が形成されるに伴い適宜上方（図３中上側）に引き上げる。こうして、内側堆積体２１及び外側堆積体２２は、ほぼ同じ堆積幅（図３中径方向寸法）で形成されつつ、コアロッド１の下方（図３中下側）に向かって積層される部分が延びる。
【００１９】
本実施形態において、副バーナ１６の径１６Ｄは、主バーナ１５の径１５Ｄに対して３０％〜７０％とした。
【００２０】
本実施形態において、内側堆積体２１におけるガラス微粒子が吹き付けられる部分２１ａの温度が、外側堆積体２２におけるガラス微粒子が吹き付けられる部分の温度の温度よりも高くなるようにする。
具体的には、内側堆積体２１におけるガラス微粒子を吹き付けられる部分２１ａの最高温度が、外側堆積体２２におけるガラス微粒子を吹き付けられる部分２２ａの最高温度よりも３０℃以上高いことが好ましい。
また、内側堆積体２１におけるガラス微粒子を吹き付けられる部分２１ａの最高温度と外側堆積体２２におけるガラス微粒子を吹き付けられる部分２２ａの最高温度との温度差が７０℃以下とすることが好ましい。
【００２１】
つまり、図２に示すように、内側堆積体を示す領域Ｒ１におけるガラス微粒子堆積体の最高温度と、外側堆積体を示す領域Ｒ２におけるガラス微粒子堆積体の最高温度との温度差を△Ｔとしたとき、３０℃≦△Ｔ≦７０℃とすることが好ましい。
【００２２】
内側堆積体と外側堆積体の温度差△Ｔを３０℃以上とすることで、コアロッド１とクラッドとの界面において剥離が生じることがない。
また、温度差△Ｔを７０℃以下とすることで内側堆積体の嵩密度が過度に高くなり、脱水焼結時において、内側堆積体と外側堆積体との間のガラス微粒子堆積体が未焼結となって残りやすくなる現象を防止することができる。
【００２３】
本実施形態のガラス母材の製造方法によれば、内側堆積体２１が外側堆積体２２に比して高い温度で堆積される。そして、ガラス微粒子堆積体においてガラス微粒子が外側より内側に密に堆積するようになる。この結果、内側堆積体２１の嵩密度が外側堆積体２２の嵩密度よりも高くなる。
すると、脱水焼結する際には、クラッドとなるガラス微粒子堆積体２において、内側堆積体２１が収縮する割合が、外側堆積体２２が収縮する割合に比して小さくなる。このため、コアロッドと内側堆積体２１との界面において、剥離が起こることを防止することができる。したがって、脱水焼結時にスリップが生じることがないガラス母材を製造することができる。
また、上記ガラス母材の製造方法によれば、脱水焼結時にガラス母材にスリップが生じることがないため、歩留りが向上する。
【００２４】
さらに、本実施形態において、内側堆積体２１の外径が外側堆積体２２の外径に対して３０％以下とすることが好ましい。こうすれば、スス体合成時に堆積速度を向上することができる。内側堆積体２１の外径が大きいと外側堆積体２２を必然的に小さくせざるを得ないためである。また、内側堆積体２１が大きすぎると主バーナ及び副バーナの火炎が干渉しやすくなり、スス変形、スス割れといった現象が起き易くなる。これらの問題を解決するため、内側堆積体２１の外径を外側堆積体２２の外径に対して３０％以下とすることが好ましい。
【００２５】
また、別の観点から、本発明にかかるガラス母材の製造方法は、コアロッドとクラッドからなるガラス母材を製造するガラス母材の製造方法であって、第１のバーナによってコアロッドの外周にガラス微粒子を吹き付けて内側堆積体を形成し、第２のバーナによって内側堆積体の外周に外側堆積体を形成する際に、内側堆積体の嵩密度を外側堆積体の嵩密度より大きくすることを特徴としていてもよい。
こうすれば、脱水焼結する際に、クラッドとなるガラス微粒子堆積体２において、内側堆積体２１が収縮する割合が、外側堆積体２２が収縮する割合に比して小さくなるため、コアロッドと内側堆積体２１との界面において、剥離が起こることを防止することができる。したがって、脱水焼結時にスリップが生じることがないガラス母材を製造することができる。
【００２６】
【実施例】
次に、実施例として、本発明にかかるガラス母材の製造方法を使用して下記のような試験を行った。本実施例では、図１に示すガラス母材の製造装置１０を使用した。
主バーナ１５として直径８０ｍｍのバーナと、副バーナ１６として直径４０ｍｍとを用意した。上記実施形態の工程と同じように、主バーナ１５及び副バーナ１６を用いてＶＡＤ法によりコアロッド１にガラス微粒子を吹き付けてガラス微粒子堆積体２を形成し、ガラス母材Ｇを製造した。その後、このガラス母材Ｇを脱水焼結して透明化した。
内側堆積体２１におけるガラス微粒子を吹き付けられる部分２１ａの最高温度と、外側堆積体２２におけるガラス微粒子を吹き付けられる部分２２ａの最高温度との温度差を５０℃とした。
【００２７】
上記の条件によりガラス母材Ｇを製造した結果、コアロッド１とガラス微粒子堆積体２との界面における剥離がなく、しかも未焼結のない高品質な大型のガラス母材Ｇを得ることができた。
また、このとき、ガラス微粒子を３３ｇ／ｍｉｎ以上で堆積させることができ、主バーナ１５のみで製造するよりも効率良くガラス母材Ｇを製造することができた。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、脱水焼結時にコアロッドとクラッドとの界面でスリップを生じることを防止できるガラス母材の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるガラス母材の製造方法を実施するのに好適なガラス母材の製造装置を示す概略構成図である。
【図２】ガラス微粒子堆積体の径方向位置対するガラス微粒子堆積体の温度を示すグラフである。
【図３】本発明にかかるガラス母材の製造方法を説明するための、図１に示すガラス母材の製造装置の要部拡大図である。
【符号の説明】
１  コアロッド
２  ガラス微粒子堆積体
１０  ガラス母材の製造装置
１１  ケース本体
１５  主バーナ（第２のバーナ）
１６  副バーナ（第１のバーナ）
Ｇ  ガラス母材
【図１】
2005015311.tif 000003
【図２】
2005015311.tif 000004
【図３】
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