(57)【要約】【課題】  外径が長手方向に均一であり、ばらつきの少ない多孔質ガラス母材を製造できる多孔質ガラス母材の製造方法を提供する。【解決手段】  本発明の多孔質ガラス母材の製造方法は、ガラス微粒子合成用バーナ２７によりガラス微粒子を生成させ、ガラス棒２３を軸回転させながら引き上げ、ガラス棒２３に前記ガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス母材を形成する。ガラス棒２３に堆積したガラス微粒子堆積体３１の成長速度又は表面温度の測定値に基づいて、ガラス棒２３の回転速度を制御する。【選択図】    図１
2005139042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス微粒子合成用のバーナによりガラス微粒子を生成させ、軸回転するガラス棒を引き上げながら、前記ガラス棒に前記ガラス微粒子を堆積・成長させて多孔質ガラス母材を形成する多孔質ガラス母材の製造方法であって、
前記ガラス微粒子を堆積中の堆積面の成長速度又は表面温度を測定し、前記成長速度の測定値又は前記表面温度の測定値に基づいて、前記ガラス棒の回転速度を制御することを特徴とする多孔質ガラス母材の製造方法。
【請求項２】
前記成長速度の測定値に基づいて、前記ガラス棒の引き上げ速度を制御することを特徴とする請求項１に記載の多孔質ガラス母材の製造方法。
【請求項３】
ガラス微粒子合成用のバーナによりガラス微粒子を生成させ、軸回転するガラス棒の軸方向に前記バーナをトラバースさせながら、前記ガラス棒の外周に前記ガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス母材を形成する多孔質ガラス母材の製造方法であって、
前記ガラス微粒子を堆積中の堆積面の成長速度又は表面温度を測定し、前記成長速度の測定値又は前記表面温度の測定値に基づいて、前記ガラス棒の回転速度を制御することを特徴とする多孔質ガラス母材の製造方法。
【請求項４】
前記成長速度の測定値に基づいて、前記バーナのトラバース速度を制御することを特徴とする請求項３に記載の多孔質ガラス母材の製造方法。
【請求項５】
予め前記ガラス微粒子堆積体の成長速度の目標値を設定し、
前記ガラス微粒子堆積体の成長速度の測定値が前記目標値より大きいときに、前記ガラス棒の回転速度を小さくし、
前記ガラス微粒子堆積体の成長速度の測定値が前記目標値より小さいときに、前記ガラス棒の回転速度を大きくすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の多孔質ガラス母材の製造方法。
【請求項６】
予め前記ガラス微粒子堆積体の表面温度の目標値を設定し、
前記ガラス微粒子堆積体の表面温度の測定値が前記目標値より大きいときに、前記ガラス棒の回転速度を大きくし、
前記ガラス微粒子堆積体の表面温度の測定値が前記目標値より小さいときに、前記ガラス棒の回転速度を小さくすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の多孔質ガラス母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガラス微粒子を堆積させて作製する多孔質ガラス母材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速・大容量通信として利用される光ファイバは、主にコアとクラッドから構成されており、ガラス微粒子の堆積体である多孔質ガラス母材を脱水・焼結してガラス母材に加工後、このガラス母材を線引きすることにより製造される。光ファイバの製造のもととなる多孔質ガラス母材を製造する方法としては、VAD（Vapour-phase axial deposition method）法やOVD（Outside Vapour-phase deposition method）法がよく知られている。このVAD法やOVD法は、バーナの火炎中にガラス微粒子を生成させ、生成したガラス微粒子を石英等からなるガラス棒の周りに堆積させて、円柱状の多孔質ガラス母材を形成していく方法である。
【０００３】
ＶＡＤ法により多孔質ガラス母材を製造するには、例えば図５に示す装置を用いて行うことができる。図５において、種棒201を種棒引上げ機構210で連続的に引上げつつ、バーナ202の火炎中で合成したガラス微粒子を種棒201の下端に付着させることにより、光ファイバ母材214（多孔質ガラス母材）の製造を行う。このとき、光ファイバ母材214の下端による投光器215と受光器217との間の光216の通光，遮光状態と、前回の通光，遮光状態とを勘案して種棒201の引上げ速度を制御する（特許文献１参照）。
【０００４】
この特許文献１には、このように引上げ速度を制御すると、光ファイバ母材の引上げ速度と該光ファイバ母材に対するガラス微粒子の付着速度とが等しくなるように制御でき、光ファイバ母材の下端とバーナとの間隔を最適間隔に保つことができるので、光ファイバ母材に脈理と呼ばれる堆積密度の不均一な部分が発生するのを防止できることが記載されている。
【０００５】
また、OVD法による多孔質ガラス母材の製造装置の一例を図６に示す。図６において、回転しているコアロッド110に対して、合成用バーナ125を長手方向に複数回往復トラバース（移動）させ、合成用バーナ125からの火炎によって、コアロッド110の外周上にスス体であるガラス多孔質層111を合成する（特許文献２参照）。
【０００６】
この特許文献２においては、ガラス多孔質層111の合成中には、合成用バーナ125からの火炎によって加熱されているガラス多孔質層111上の加熱部位Aの表面加熱温度を測定することが記載されている。そして、その表面加熱温度の変動幅が、あらかじめ設定された基準温度に対して±５０℃以下となるように合成用バーナ125による加熱条件を制御することによって、多孔質ガラス母材の長手方向でのガラス多孔質層111の外径等について、均一性の向上を図っている。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−９２６６６号公報
【特許文献２】特開２００１−２４７３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、従来のＶＡＤ法やＯＶＤ法を用いた多孔質ガラス母材の製造方法では、ガラス微粒子の付着により形成されたガラス微粒子堆積体のある位置での成長速度（ガラス微粒子の付着速度）や表面温度を監視して、このデータを基に、ガラス微粒子堆積体の引き上げ速度又はバーナの移動速度を制御したり、バーナへ供給するガス流量を制御することが行われている。
一方、ガラス微粒子堆積体の引き上げ速度やバーナの移動速度の制御は、製造される多孔質ガラス母材の外径変動に大きな影響を及ぼすことがあり、これらの速度は一定であるか、あるいは、極めて限られた範囲内の変動であることが望ましい。
【０００９】
しかしながら、多孔質ガラス母材の製造では、反応容器内の雰囲気（温度、湿度、気圧等）、バーナへ供給する燃焼用ガスや原料用ガスの流量等のガラス微粒子堆積体の製造環境に変動が生じることがあり、これにより製造過程にあるガラス微粒子の付着具合や成長速度に変動が生じてしまう。このガラス微粒子の付着具合や成長速度に応じ、ガラス微粒子堆積体の引き上げ速度やバーナの移動速度を大きく制御することがある。その結果、従来の多孔質ガラス母材の製造方法では、ガラス微粒子堆積体の外径が不均一になることがあった。
また、表面温度についても、製造環境の変動の影響を受けるため、表面温度を所望範囲内で制御することが難しく、その結果、得られる多孔質ガラス母材の外径が不均一になることがあった。
このようにガラス微粒子堆積体の成長速度や表面温度のデータに基づいて、ガラス微粒子堆積体の引き上げ速度やバーナの移動速度を直接変化させるのみでは、外径変動を高精度に制御することが難しかった。
【００１０】
本発明の目的は、外径が長手方向に均一であり、ばらつきの少ない多孔質ガラス母材を製造できる多孔質ガラス母材の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係る多孔質ガラス母材の製造方法は、ガラス微粒子合成用のバーナによりガラス微粒子を生成させ、軸回転するガラス棒を引き上げながら、前記ガラス棒に前記ガラス微粒子を堆積・成長させて多孔質ガラス母材を形成する多孔質ガラス母材の製造方法であって、前記ガラス微粒子を堆積中の堆積面の成長速度又は表面温度を測定し、前記成長速度の測定値又は前記表面温度の測定値に基づいて、前記ガラス棒の回転速度を制御することを特徴としている。
【００１２】
上記製造方法においては、前記成長速度の測定値に基づいて、前記ガラス棒の引き上げ速度を制御することが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る多孔質ガラス母材の製造方法は、ガラス微粒子合成用のバーナによりガラス微粒子を生成させ、軸回転するガラス棒の軸方向に前記バーナをトラバースさせながら、前記ガラス棒の外周に前記ガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス母材を形成する多孔質ガラス母材の製造方法であって、前記ガラス微粒子を堆積中の堆積面の成長速度又は表面温度を測定し、前記成長速度の測定値又は前記表面温度の測定値に基づいて、前記ガラス棒の回転速度を制御することを特徴としている。
【００１４】
上記製造方法においては、前記成長速度の測定値に基づいて、前記バーナのトラバース速度を制御することが好ましい。
【００１５】
このようにガラス棒或いはガラス微粒子堆積体の回転速度を増減させると、ガラス微粒子堆積体の堆積効率や成長速度が変化し、回転速度を制御することで多孔質ガラス母材の外径を高精度に制御できる。よって、前記したような要因により、ガラス微粒子堆積体の成長速度又は表面温度に変動が生じた時にも、上記のように前記ガラス棒あるいはガラス微粒子堆積体の回転速度を制御すれば、ゆるやかに成長速度と表面温度を修正することができる。従って、本発明の製造方法によれば、外径が長手方向に均一で、ばらつきの少ない多孔質ガラス母材を製造することができる。
【００１６】
また、上記の多孔質ガラス母材の製造方法においては、予め前記ガラス微粒子堆積体の成長速度の目標値を設定し、前記ガラス微粒子堆積体の成長速度の測定値が前記目標値より大きいときに、前記ガラス棒の回転速度を小さくし、前記ガラス微粒子堆積体の成長速度の測定値が前記目標値より小さいときに、前記ガラス棒の回転速度を大きくすることが好ましい。
【００１７】
また、予め前記ガラス微粒子堆積体の表面温度の目標値を設定し、前記ガラス微粒子堆積体の表面温度の測定値が前記目標値より大きいときに、前記ガラス棒の回転速度を大きくし、前記ガラス微粒子堆積体の表面温度の測定値が前記目標値より小さいときに、前記ガラス棒の回転速度を小さくすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の多孔質ガラス母材の製造方法によれば、ガラス微粒子堆積体の成長速度又は表面温度の測定値に基づいて、ガラス微粒子堆積体の回転速度を制御することにより、外径が長手方向に高精度に均一化され、ばらつきの少ない多孔質ガラス母材を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る製造方法の第一実施形態及び第二実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、第一実施形態に係るＶＡＤ法による多孔質ガラス母材の製造装置を示しており、（ａ）は概略正面図、（ｂ）は底面から見た図を示している。
図１（ａ）において、多孔質ガラス母材の製造装置２１は、縦長の反応容器２２を有しており、この反応容器２２の上部には開閉板２５が設けられ、この開閉板２５は拡縮自在で、反応容器２２の開口部２５ａの大きさを変えることができる。反応容器２２の外側上方には吊り下げ装置２９が設置されており、ガラス棒２３が吊り下げ装置２９によって吊り下げられている。吊り下げ装置２９は、ガラス棒２３を軸回転可能かつ軸方向の移動可能にしている。
吊り下げられたガラス棒２３は開口部２５ａを通って、反応容器２２の内部へ導入されている。このガラス棒２３の下部よりガラス微粒子を堆積させていき、ガラス微粒子堆積体３１を作製することができる。
【００２０】
反応容器２２の下部には、ガラス微粒子を生成するバーナ２７と、反応容器２２内の未堆積ガラス微粒子等を排出する排気口２６とが設けられている。
バーナ２７は、ガスの吹き出し口が複数のポートを有するマルチポート（多重管）構造となっており、バーナ２７の各ポートに対して別々に酸素供給タンク、水素供給タンク、及びガラス原料供給タンク（図示せず）が接続されている。この構造により、別々のポートから燃焼用ガス及びガラス用原料ガスを吹き出し、燃焼用ガスにより生じる火炎中でガラス原料を酸化反応又は加水分解反応させてガラス微粒子を生成できる。
【００２１】
反応容器２２の外部には、バーナ２７により生成されたガラス微粒子堆積体３１の底面部に向けて、投光器３６が設けられており、投光器３６に対向して受光器３７が配置されている（図１（ｂ）参照。）。受光器３７は、ライン３２を介して制御装置２４へ接続されており、さらに制御装置２４はライン３４を介して吊り下げ装置２９へと接続されている。
【００２２】
さらに、反応容器２２のバーナ２７の近傍には、温度測定器２８が設けられている。温度測定器２８は、ガラス微粒子堆積体３１の底面部において、バーナ７による加熱領域に向けて配置されている。なお、温度測定器２８としては、ここでは放射温度計を用いることができるが、この他にサーモグラフィ等の底面部全体を計測する装置を用いてもよい。
温度測定器２８は、ライン３３を介して制御装置２４に接続されており、温度測定器２８により測定された温度は制御装置２４へと送られる。
【００２３】
この製造装置２１を用いて多孔質ガラス母材を製造する方法を以下に説明する。
まず、反応容器２２の上部に配置された吊り下げ装置２９にガラス棒２３を取り付ける。そして、吊り下げ装置２９を作動させ、ガラス棒２３を反応容器２２の下方に移動してガラス棒２３の先端をバーナ２７の吹き出し口近傍にもっていく。
一方、酸素供給タンク、水素供給タンク、ガラス原料（四塩化珪素：ＳｉＣｌ4）供給タンクを開放してバーナ２７への供給を開始する。必要に応じて供給タンクを増設して、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスや、四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ4）、ＰＯＣｌ3等の屈折率制御用原料ガス等をバーナ２７へ供給してもよい。
【００２４】
ガラス棒２３を回転させ、ガラス棒２３の先端に向かってバーナ２７から酸水素火炎を放射する。この酸水素火炎中では、ガラス原料用ガスの酸化反応又は加水分解反応によりガラス微粒子が生成する。この生成したガラス微粒子をガラス棒２３の先端に付着させながら、ガラス棒２３を所定速度で引き上げて、徐々にガラス微粒子堆積体３１を形成し、成長させていく。
【００２５】
ガラス微粒子堆積体３１を形成・成長させる際には、投光器３６及び受光器３７により、ガラス微粒子堆積体３１の堆積面上の点Ｐ1の位置を検出して、点Ｐ1が同じ位置となるように、吊り下げ装置２９を制御する。
具体的には、投光器３６から光ビーム３５を発して、光ビーム３５がガラス微粒子堆積体３１の堆積面上の点Ｐ1に接するようにし、受光器３７によりこの光ビーム３５の光量を検出する。なお、点Ｐ1は、ガラス微粒子堆積体３１の堆積面上の任意の位置に設定される。
【００２６】
受光器３７により測定された受光量のデータは、ライン３２を介して所定の時間毎に制御装置２４へと送られる。制御装置２４は、所定時間ごとに受光量データを記録し、単位時間あたりの受光量から成長速度を演算して、この成長速度データから吊り下げ装置２９に対してガラス棒２３の引き上げ速度の制御を行う。これにより、ガラス微粒子堆積体３１の堆積中の堆積面とバーナとの距離が常に一定に保たれることになる。
【００２７】
また、これとは別に、ガラス微粒子堆積体３１の堆積面上の加熱領域における点Ｔ1の表面温度を温度測定器２８により測定する。ここで、点Ｔ1は、ガラス微粒子堆積体３１の堆積面上の任意の位置に設定される。温度測定器２８により計測された点Ｔ1における表面温度の測定値は、ライン３２を介して制御装置２４に送られる。
【００２８】
制御装置２４は、上記のようにして計測されたガラス微粒子堆積体３１の点Ｐ1での成長速度（ガラス棒２３の引き上げ速度に一致する。）又は点Ｔ1の表面温度の測定値に基づいて、吊り下げ装置２９に信号を送り、ガラス棒２３の回転速度を制御する。
前記したように、ガラス微粒子堆積体３１の形成においては、反応容器内の雰囲気（温度、湿度、気圧等）、燃焼用ガスや原料用ガスの流量等に変動がおこり、ガラス微粒子堆積体３１の堆積面の成長速度又は表面温度が変動する場合がある。本実施形態に係る製造方法においては、この成長速度又は表面温度の変動に対して、ガラス棒２３の軸方向の回転速度を制御する。この回転速度の制御は、ガラス棒２３に堆積するガラス微粒子の成長速度又は表面温度が所望の速度又は温度となるようにガラス棒２３を回転速度を制御する。
【００２９】
従来のＶＡＤ法による多孔質ガラス母材の製造においては、ガラス微粒子堆積体３１の成長に対して、ガラス棒２３の引き上げ速度を増減させるのみであった。このように多孔質ガラス母材を製造すると、バーナとガラス微粒子堆積体の堆積面との距離は一定に保持できるが、製造環境の変動によってガラス微粒子堆積体の成長速度又は表面温度が変動したときに、成長速度や表面温度を所定の値になるように制御することが困難であり、その結果成長速度又は表面温度が大きく変動してしまうことがあった。
具体的には、成長速度が変動した場合、成長速度が増加傾向となった時には、引き上げ速度が増加して、ガラス微粒子堆積体のガラス微粒子の嵩密度が低くなるとともに外径が小さくなる。逆に、成長速度が減少傾向となった時には、引き上げ速度が減少して、ガラス微粒子の嵩密度が高くなるとともに外径が大きくなる傾向がある。
また、表面温度が変動した場合には、表面温度が高くなると嵩密度が高くなるとともに引き上げ速度が減少して外径が大きくなる。逆に、表面温度が低くなると嵩密度が低くなるとともに引き上げ速度が増加して外径が小さくなる傾向がある。
【００３０】
これに対し、本実施形態のようにガラス棒２３の回転速度を制御すると、回転速度の増減により、堆積面においてガラス微粒子が堆積する速度や堆積中の堆積面の表面温度を微調整することができる。よって、ガラス微粒子堆積体３１の成長速度又は表面温度に変動が生じた時にその変動をゆるやかに修正でき、ガラス微粒子堆積体３１の引き上げ速度の変動を極めて小さくできる。
このように、成長速度又は表面温度の大きな変動を防止できるので、外径が長手方向に高精度に均一化された多孔質ガラス母材を得ることができる。また、嵩密度と表面温度とは相関があり、上記のように回転速度を増減させると、堆積面の表面温度を長手方向に均一に保てるので、ガラス微粒子堆積体３１の嵩密度が長手方向に均一となる。
【００３１】
より詳しくは、ガラス微粒子堆積体３１の成長速度の測定値に基づいて、ガラス棒２３の回転速度を変更する場合、ガラス微粒子堆積体３１の成長速度の測定値が上昇傾向の時には、ガラス棒２３の回転速度を下げ、成長速度の測定値が減少傾向の時には、ガラス棒２３の回転速度を上げるとよい。
【００３２】
具体的には、前記した外乱等により、ガラス微粒子堆積体３１の成長速度が大きくなったときは、受光器３７の検出信号により、ガラス微粒子堆積体３１の引き上げ速度の増加が指示される。引き上げ速度の増大が連続すると、ガラス微粒子堆積体３１の軸方向の単位長さあたりの付着量が低下し、ガラス微粒子堆積体の外径が小さくなってしまう。
この場合、ガラス棒２３（ガラス微粒子堆積体３１）の回転速度を減速制御して、ガラス微粒子の堆積中の堆積面全体の温度を上げ、ガラス微粒子が成長する速度を遅くすることにより外径が小さくなるの防止する。即ち、回転速度を減速制御すると、ガラス微粒子堆積体３１の堆積中の堆積面全体の温度を上昇させ、ガラス微粒子の嵩密度が大きくなるので、ガラス微粒子が成長する速度を小さくできる。その結果、引き上げ速度が低下し、ガラス微粒子堆積体３１の外径を増大させることができる。
逆に、ガラス微粒子堆積体３１の成長速度が小さくなったときには、引き上げ速度が小さく、外径が大きくなってしまう。従って、ガラス棒２３の回転速度を増速制御して、ガラス微粒子堆積体３１の堆積中の堆積面全体の温度を下げることによりガラス微粒子の嵩密度を低下させて、ガラス微粒子が成長する速度を大きくできる。その結果、引き上げ速度が上昇し、ガラス微粒子堆積体３１の外径を減少させることができる。
【００３３】
また、ガラス微粒子堆積体３１の表面温度の測定値に基づいて、ガラス棒２３の回転速度を変更する場合、ガラス微粒子堆積体３１の表面温度の測定値が上昇傾向の時には、ガラス棒２３の回転速度を上げ、表面温度の測定値が減少傾向の時には、ガラス棒２３の回転速度を下げるとよい。
【００３４】
この場合についても、外乱の影響でガラス微粒子堆積体３１の表面温度が大きくなった場合には、成長速度が小さくなって引き上げ速度が低下することにより、外径が大きくなる傾向にある。この時、ガラス棒２３の回転速度を増速制御して、外径が大きくなるのを防止する。
また、ガラス微粒子堆積体３１の表面温度が小さくなった場合には、成長速度が大きくなって引き上げ速度が増大することにより、外径が小さくなる傾向にある。この時、ガラス棒２３の回転速度を減速制御して、外径が小さくなるのを防止する。
【００３５】
この時、ガラス微粒子堆積体３１を形成する時の成長速度又は表面温度の目標値を予め設定しておき、この目標値に対して、測定された成長速度の値が近づくように、ガラス棒２３の回転速度を増減させることがさらに望ましい。
ガラス微粒子堆積体３１の成長速度の測定値に基づいてガラス棒２３の回転速度を変更する場合、ガラス微粒子堆積体３１の成長速度の測定値がこの目標値より大きいときに、ガラス棒２３の回転速度を小さくし、成長速度の測定値が目標値より小さいときに、ガラス棒２３の回転速度を大きくするとよい。
ガラス微粒子堆積体３１の成長速度の目標値は、予め製造したガラス微粒子堆積体の外径、重量、これを加熱・透明化した時の外径、光学特性等を考慮して経験的に求めることができる。
【００３６】
ガラス微粒子堆積体３１の表面温度の測定値に基づいて、ガラス棒２３の回転速度を変更する場合、ガラス微粒子堆積体３１の表面温度の測定値が目標値より大きいときに、ガラス棒２３の回転速度を大きくし、ガラス微粒子堆積体３１の成長速度の測定値が目標値より小さくするとよい。
ガラス微粒子堆積体３１の表面温度の目標値は、成長速度の目標値と同様に求めることができる。
【００３７】
上記のように成長速度又は表面温度の目標値を予め設定して回転速度の制御を行う場合、この目標値と、ガラス微粒子堆積体３１の成長速度又は表面温度の測定値との差分を算出し、ガラス棒２３の回転速度を上記のように制御するとよい。
目標値と測定値との差分に基づいてガラス棒２３の回転速度を制御するには、（i）目標値と測定値との差分の大きさに基づき回転速度の制御量を変更する（比例制御）、（ii）目標値と測定値との差分の変化量に基づき回転速度の制御量を変更する（微分制御）、（iii）目標値と測定値との差分の大きさを時間積分した計算値に基づき回転速度の制御量を変更する（積分制御）等によって制御できる。（i）〜（iii）の制御方法は組み合わせて用いてもよい。
【００３８】
なお、上記第一実施形態では、ガラス微粒子堆積体の成長速度及び表面温度を測定する形態を示したが、両方を測定する必要はなく、成長速度及び表面温度のどちらか一方を測定し、それに基づいて回転速度を制御する形態でもよい。また、第一実施形態では、ガラス棒の下側にガラス微粒子を堆積させる方法を示したが、ガラス棒の周囲にガラス微粒子を堆積させる方法にも適用できる。
【００３９】
以上の第一実施形態では、ＶＡＤ法による多孔質ガラス母材の製造方法について説明したが、本発明に係る製造方法は、ＯＶＤ法にも同様に適用することができる。以下、ＯＶＤ法による多孔質ガラスの製造方法（第二実施形態）について説明する。
図２は、ＯＶＤ法による多孔質ガラス母材の製造装置の一実施形態を示しており、（ａ）は概略正面図、（ｂ）は、（ａ）におけるＡＡ´線の概略断面図を示している。
図２（ａ）において、製造装置１は多層付けのＯＶＤ法によって多孔質ガラス母材を作製できるものであり、横型の反応容器２と、製造装置が備える各種の測定器、駆動装置等を制御する制御装置４とからなっている。反応容器２の内部には、ガラス棒３の両端を把持して軸回転させる支持装置９、ガラス微粒子を生成するバーナ７、バーナ７をガラス微粒子堆積体の下端から所定距離に支持するステージ１５、及びステージ１５を水平方向（ガラス棒３の長手方向）にトラバースさせるトラバース装置１３を備えている。反応容器２の上部壁面には排気口６が設けられている。
【００４０】
ガラス棒３は、所定長さのガラスロッド３ｂの両端にダミーロッド３ａが溶着されたほぼ直線構造である。バーナ７は、第一実施形態におけるバーナ２７と同様に多重管構造のものであり、燃焼用ガスタンク及び原料用ガスタンク（図示せず）が接続されている。ガラス微粒子を生成させながら、バーナ７をガラス棒３の長手方向にトラバースさせることにより、ガラス棒３の外周にガラス微粒子堆積体１１を形成していく。
【００４１】
ステージ１５上には温度測定器８が設置されており、バーナ７と共に移動できるようになっている。温度測定器８は、ガラス微粒子堆積体１１においてバーナ７により加熱されている領域に向けて配置されている。
さらに、反応容器２の外部には投光器１６及び受光器１７が設けられている。これらは、投光器１６から発せられた光ビームが、ガラス微粒子堆積体１１の外周上の点に接した後、受光器１７によって受光されるように配置されている。これにより、ガラス微粒子堆積体１１の外径を検出できる。
また、投光器１６及び受光器１７は、ガラス微粒子堆積体１１の長手方向に移動可能に構成されており、これにより、ガラス微粒子堆積体の外径を長手方向に渡って測定することができる。
【００４２】
この多孔質ガラス母材の製造装置１を用いて多孔質ガラス母材を製造する方法を以下に説明する。ガラス棒３の両端を支持装置９に把持させ、ガラス棒３を軸回転させる。一方、バーナ７をガラス微粒子の堆積開始位置へと移動させ、燃料用ガス及び原料用ガスの供給する。バーナ７からガラス微粒子を含む火炎をガラス棒３に向けて放射し、ガラス棒３の外周にガラス微粒子を堆積させるとともに、ステージ１５をガラス微粒子堆積体１１を水平方向にトラバースさせ、ガラス微粒子堆積体１１を形成していく。
【００４３】
ガラス微粒子堆積体１１の形成中、投光器１６と受光器１７をステージ１５と同速で移動するように制御して、バーナ７のトラバースに追従させ、バーナ７のトラバース毎にガラス微粒子堆積体１１の外径を長手方向に渡って測定する。
１回のトラバースが終了すると、投光器１６及び受光器１７は、ガラス微粒子堆積体１１の外径を検出できるように、ガラス微粒子堆積体１１の半径方向（例えば、図２（ｂ）の方向Ｂ）に所定距離だけ移動する。
【００４４】
また、温度測定器８により、ガラス微粒子堆積体１１下端の点T2の表面温度を測定する。温度測定器８による測定点は、必ずしもガラス微粒子堆積体１１の加熱領域内の位置にある必要はなく、例えば、図２（ｂ）における点Ｔ2’、点Ｔ2”等に設定できる。
【００４５】
ＯＶＤ法による第二実施形態においても、第一実施形態と同様に、ガラス微粒子堆積体１１の形成においては、反応容器内の雰囲気（温度、湿度、気圧等）、燃焼用ガスや原料用ガスの流量等に変動がおこり、ガラス微粒子が堆積する速度や堆積面の温度が変動して、ガラス微粒子堆積体の長手方向で外径が変動する場合がある。
トラバース中においては、測定された外径に基づいてトラバース速度を増減させる。すなわち、外径が増大傾向の箇所ではトラバース速度を増加させ、外径が減少傾向の箇所では、トラバース速度を減少させる。
【００４６】
ここで、外径の変動に基づいてトラバース中のトラバース速度を増減するのみでは、ガラス微粒子堆積体の外径がさらに大きく変動することがあり、外径を均一化できないことが問題となる。
これに対して、本実施形態に係る製造方法においては、この外径の変動をガラス棒２３の軸方向の回転速度を制御することにより修正する。より詳しくは、ガラス微粒子堆積体１１の形成中、ガラス微粒子堆積体１１の外径の変動に基づいて、トラバース中のトラバース速度を増減し、さらに、このトラバース速度の変動に基づいて、ガラス棒３の回転速度を制御する。もしくは、トラバース速度によって、加熱領域の表面温度が変動するので、この温度の変動に基づいて、ガラス棒３の回転速度を制御する。
具体的には、トラバース速度の変動に基づいてガラス棒３の回転速度を制御する場合は、トラバース速度が減少傾向のときに回転速度を上げ、トラバース速度が上昇傾向のときに回転速度を下げるとよい。また、表面温度の変動に基づいてガラス棒３の回転速度を制御する場合は、表面温度が減少傾向のときに回転速度を下げ、表面温度が上昇傾向のときに回転速度を上げるとよい。
【００４７】
ここで、検出されたガラス微粒子堆積体１１の長手方向の外径データを平均して、前回のトラバースにおける外径データとの差分により、トラバース毎のガラス微粒子の堆積量を算出し、この値に基づいて、トラバース速度の目標値を設定して、トラバース速度の実測値がこの目標値に近づくように回転速度を制御することが望ましい。
具体的には、ガラス微粒子堆積体１１の外径が小さく、トラバース速度が目標値より大きくなっているときは、ガラス微粒子堆積体の回転速度を減速制御し、ガラス微粒子堆積体１１の外径が大きく、トラバース速度が目標値より小さくなっているときは、回転速度を増速制御することが好ましい。
【００４８】
また、温度の変動に基づいてガラス棒３の回転速度を制御する場合は、同様に、表面温度の目標値を設定して、表面温度の実測値がこの目標値に近づくように回転速度を制御することが好ましい。
具体的には、予め表面温度の目標値を設定しておき、表面温度が目標値より大きいときは、ガラス微粒子堆積体１１の回転速度を増速制御して、表面温度が目標値より小さいときは、回転速度を減速制御することが好ましい。
【００４９】
以上のようにして、トラバースを複数回繰り返し、所望外径となったところで終了し、多孔質ガラス母材を形成する。
なお、バーナ７のトラバースによるガラス微粒子の堆積は、片道で行っても往復で行ってもよい。また、上記トラバース速度の目標値は、１回のトラバース（片道）毎、１往復毎、又は複数のターン毎のいずれで設定してもよい。
【００５０】
以上の第二実施形態に係る製造方法においても、ガラス微粒子堆積体の外径又は表面温度の測定値に基づいて、ガラス棒の回転速度を制御すれば、外径が長手方向に均一で、ばらつきの少ない多孔質ガラス母材を製造できる。
【００５１】
なお、本発明に係る多孔質ガラス母材の製造方法は、上記で述べた実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。
例えば、上記第一実施形態においては、ガラス棒２３の先端にガラス微粒子を堆積していく方法を示した。しかし、本発明の製造方法はこれに限定されるものではなく、先端にコアロッドが融着されたガラス棒２３を使用して、中心部にコアロッドを有する多孔質ガラス母材の製造に適用してもよい。また、上記第一及び第二実施形態においては、バーナ２７、７を１本用いた例を示したが、バーナの本数は１本に限定されず、複数本用いた場合にも本発明は適用可能である。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明についてさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１−１）
図１に示すＶＡＤ法による製造装置２１を用いて、予め吊り下げ装置２９におけるガラス棒２３の引き上げ速度の目標値を６０ｍｍ／ｈに設定して、外径１５０ｍｍ、長さ５００ｍｍの多孔質ガラス母材を製造した。すなわち、点Ｐ1をガラス微粒子堆積体３１の中心から７５ｍｍの距離にある点に設定し、ガラス微粒子堆積体３１の点Ｐ1を投光器３６及び受光器３７を用いてモニタした。
この受光器３７の受光量が一定となるように制御装置２４にて引き上げ速度を演算し、この結果に基づいてガラス棒２３の引き上げ速度を増減させた。さらに、演算した引き上げ速度データを１分間移動平均して、点Ｐ1での平均成長速度を求め、これが目標値（６０ｍｍ／ｈ）よりも１％速くなるとガラス棒２３の回転速度を５％減少させ、１％遅くなると回転速度を５％増加させた。
【００５３】
この結果、図３（ａ）の実線に示すように、このガラス微粒子堆積体３１の点Ｐ1での成長速度、即ち吊り下げ装置２９によるガラス棒２３の引き上げ速度は、目標値から±３％以内に収まっていた。また、得られた多孔質ガラス母材の外径について調べたところ、図３（ｃ）のとおり長手方向の変動が目標値の３％以内に収まっていることがわかった。また、上記と同様の方法により多孔質ガラス母材を３本製造したところ、すべての多孔質ガラス母材を、目標値の成長速度に対して±３％以内で製造することができ、外径変動も３％以内とすることができた（なお、図３に示す母材長とは、多孔質ガラス母材の有効部の長さを示す。）。
【００５４】
（実施例１−２）
図１に示すＶＡＤ法による製造装置２１を用いて、予めガラス微粒子堆積体３１の表面温度の目標値を８００℃に設定して、外径１５０ｍｍ、長さ５００ｍｍの多孔質ガラス母材を製造した。すなわち、点Ｐ1をガラス微粒子堆積体３１の中心から７５ｍｍの距離にある点に設定し、ガラス微粒子堆積体３１の点Ｐ1を投光器３６及び受光器３７を用いてモニタした。
この受光器３７の受光量が一定となるように制御装置２４にて引き上げ速度を演算し、この結果に基づいてガラス棒２３の引き上げ速度を増減させた。さらに、温度測定器２８により点Ｔ1の表面温度を測定した。そして、この点Ｔ1の表面温度の５分間のデータを移動平均して、この移動平均した表面温度が、目標値（８００℃）よりも５℃高くなると、ガラス棒２３の回転速度を１０％増加させ、温度が５℃低くなると回転速度を１０％減少させた。
【００５５】
この結果、図３（ｂ）の実線に示すように、このガラス微粒子堆積体３１の点Ｔ1での表面温度は、目標値から±３％以内に収まっていた。また、得られた多孔質ガラス母材の外径について調べたところ、図３（ｃ）のとおり長手方向の変動が目標値の３％以内に収まっていることがわかった。また、上記と同様の方法により多孔質ガラス母材を３本製造したところ、すべての多孔質ガラス母材で、目標の表面温度に対して±３％以内で製造することができ、外径変動も３％以内とすることができた。
【００５６】
（比較例１−１）
実施例１−１と同様に図１に示す製造装置２１を用いて、多孔質ガラス母材を製造した。すなわち、ガラス微粒子堆積体３１の点Ｐ1を投光器３６及び受光器３７を用いてモニタしながら、この受光器３７の受光量が一定となるように制御装置２４にて引き上げ速度を演算し、この結果に基づいてガラス棒２３の引き上げ速度を増減させた。
ただし、ガラス棒２３の回転速度の増減は全く行わず、一定とした。その結果、図３（ａ）、（ｂ）の破線に示すように、成長速度及び表面温度が変動し、図３（ｃ）の破線のように長手方向に外径が変動した。また、同様の方法により母材を３本製造したところ、１本の母材の成長速度、表面温度及び外径が変動するだけでなく、３本の母材の成長速度、表面温度及び外径もばらついていた。
【００５７】
（実施例２−１）
図２に示すＯＶＤ法による製造装置１を用いて、各トラバース毎の外径の目標値を設定して、外径１５０ｍｍ、長さ５００ｍｍの多孔質ガラス母材を製造した。
すなわち、各トラバース毎の外径の目標値から、バーナ７のトラバース速度の目標値を設定した。投光器１６及び受光器１７を用いてガラス微粒子堆積体１１の長手方向の外径を検出しながら、外径の変動に基づいてバーナ７のトラバース速度を制御した。
また、バーナ７のトラバース速度を測定し、測定値を１分間移動平均して、この移動平均した速度が、目標値よりも１％速くなるとガラス棒３の回転速度を１０％減少させ、１％遅くなると回転速度を１０％増加させた。
【００５８】
この結果を図４（ａ）に示す。図４（ａ）は、ガラス微粒子堆積体１１の外径が１００ｍｍのときのバーナ７のトラバース速度を示している。
図４（ａ）の実線に示すように、バーナ７のトラバース速度は、目標値から±３％以内に収まっていた。また、得られた多孔質ガラス母材の長手方向の外径変動について調べたところ、図４（ｃ）のとおり、目標値の３％以内に収まっていることがわかった。また、上記と同様の方法により多孔質ガラス母材を３本製造したところ、すべての多孔質ガラス母材を、目標値のトラバース速度に対して±３％以内で製造することができ、外径変動も３％以内とすることができた（なお、図４に示す母材長とは、多孔質ガラス母材の有効部の長さを示す。）。
【００５９】
（実施例２−２）
図２に示すＯＶＤ法による製造装置１を用いて、予めガラス微粒子堆積体１１の表面温度の目標値を８００℃に設定して、外径１５０ｍｍ、長さ５００ｍｍの多孔質ガラス母材を製造した。
すなわち、投光器１６及び受光器１７を用いてガラス微粒子堆積体１１の長手方向の外径を検出しながら、外径の変動に基づいてバーナ７のトラバース速度を制御した。
また、ガラス微粒子堆積体１１の表面温度を測定し、測定値を１分間移動平均して、この移動平均した速度が、目標値よりも５℃低くなるとガラス棒３の回転速度を１０％減少させ、５℃高くなると回転速度を１０％増加させた。
【００６０】
この結果を図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）は、ガラス微粒子堆積体１１の外径が１００ｍｍのときのガラス微粒子堆積体１１の表面温度を示している。
この結果、図4（ｂ）の実線に示すように、このガラス微粒子堆積体１１の点Ｔ2での表面温度は、目標値から±３％以内に収まっていた。また、得られた多孔質ガラス母材の外径について調べたところ、図４（ｂ）のとおり、長手方向の変動が目標値の３％以内に収まっていることがわかった。また、上記と同様の方法により多孔質ガラス母材を３本製造したところ、すべての多孔質ガラス母材で、目標値の表面温度に対して±３％以内で製造することができ、外径変動も３％以内とすることができた。
【００６１】
（比較例２−１）
実施例２−１と同様に図２に示す製造装置１を用いて、多孔質ガラス母材を製造した。すなわち、投光器１６及び受光器１７を用いてガラス微粒子堆積体１１の長手方向の外径を検出しながら、外径の変動に基づいてバーナ７のトラバース速度を制御した。
ただし、回転速度の増減は全く行わず、一定とした。その結果、図４（ａ）、（ｂ）の破線に示すように、長手方向に成長速度及び表面温度は変動し、図４（ｃ）の破線のように多孔質ガラス母材の長手方向に外径が変動した。また、同様の方法により母材を３本製造したところ、１本の母材の成長速度、表面温度及び外径が変動するだけでなく、３本の母材の成長速度、表面温度及び外径もばらついていた。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】ＶＡＤ法による多孔質ガラス母材の製造装置の一実施形態を示しており、（ａ）は概略正面図、（ｂ）は底面から見た図を示している。
【図２】ＯＶＤ法による多孔質ガラス母材の製造装置の一実施形態を示しており、（ａ）は概略正面図、（ｂ）は、（ａ）におけるＡＡ´線で見たところの説明図を示している。
【図３】本実施例における結果を示すグラフであり、（ａ）は多孔質ガラス母材の製造中の母材長に対する引き上げ速度、（ｂ）は多孔質ガラス母材の製造中の母材長に対する表面温度、（ｃ）は得られた多孔質ガラス母材の母材長に対する外径の変動を示している。
【図４】本実施例における結果を示すグラフであり、（ａ）は平均外径１００ｍｍのときのバーナのトラバース速度、（ｂ）は平均外径１００ｍｍのときの表面温度、（ｃ）は平均外径１００ｍｍのときの焼結体の外径を示している。
【図５】従来のＶＡＤ法による多孔質ガラス母材の製造装置の一実施形態を示している。
【図６】従来のＯＶＤ法による多孔質ガラス母材の製造装置の一実施形態を示している。
【符号の説明】
【００６３】
３，２３    ガラス棒
４，２４    制御装置
７，２７    バーナ
１１，３１  ガラス微粒子堆積体
１６，３６  投光器
１７，３７  受光器
８，２８    温度測定器
【図１】
2005139042.tif 000003
【図２】
2005139042.tif 000004
【図３】
2005139042.tif 000005
【図４】
2005139042.tif 000006
【図５】
2005139042.tif 000007
【図６】
2005139042.tif 000008