(57)【要約】【課題】  均一な特性を持つ複数のすす層を容易に製造できる光ファイバ母材の製造装置を提供する。【解決手段】  光ファイバ母材の製造装置は、その長軸方向に沿って配置された複数のノズル３３１を含み、これらノズルから火炎と原料ガスを噴き出す噴出部３３０と、母棒３４０が前記噴出部３３０の周りに配置されるように支持し、前記母棒３４０を回転させるための支持部３２０と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
火炎と原料ガスを噴き出すべく、その長軸方向に沿って配列された複数のノズルを含む噴出部と、
前記噴出部の周りに平行に配置された複数の母棒を、前記噴出部を中心に回転させることによって、前記火炎と原料ガスが前記母棒それぞれに噴き出されるようにするための支持部と、
を含むことを特徴とする光ファイバ母材の製造装置。
【請求項２】
前記支持部は、前記複数の母棒を回転させるための回転力を生成する駆動部をさらに含むこと
を特徴とする請求項１に記載の光ファイバ母材の製造装置。
【請求項３】
前記母棒の高さを調節するための制御手段をさらに含むこと
を特徴とする請求項１に記載の光ファイバ母材の製造装置。
【請求項４】
前記支持部は、前記母棒それぞれの上端と前記駆動部とに回転可能に連結されることによって、前記駆動部で生成された回転力を前記各母棒に伝達するための複数のチャックをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ母材の製造装置。
【請求項５】
火炎と原料ガスを半径方向に噴き出すべく、その長軸方向に沿って配置された複数のノズルを含む噴出部と、
前記噴出部の回転軸を中心に配列された複数の母棒と、
前記母棒それぞれに回転可能に連結された複数のチャックを含むフレームと、
前記フレームを、前記噴出部の回転軸を中心に回転させるための回転力を生成する第１の原動機と、
該当チャックの上端に連結された複数の第１のギアと、
前記複数の第１のギアと噛み合うことによって、前記各母棒を自転させるための回転力を前記各第１のギアに伝達する第２のギアと、
前記第２のギアを回転させるための回転力を生成する第２の原動機と、
を含むことを特徴とする光ファイバ母材の製造装置。
【請求項６】
前記フレームには、前記各チャックを支持する複数のガイド溝が形成されたこと
を特徴とする請求項５に記載の光ファイバ母材の製造装置。
【請求項７】
前記各ガイド溝のすき間に挿設されて前記チャックの位置を制御するための、弾性力を持つ弾性体をさらに含むこと
を特徴とする請求項６に記載の光ファイバ母材の製造装置。
【請求項８】
前記第２のギアの直径は、前記第２の原動機の回転方向にしたがって制御されること
を特徴とする請求項５に記載の光ファイバ母材の製造装置。
【請求項９】
前記火炎及び原料ガスが噴き出される際の前記母棒それぞれの重さを検出し、検出された母棒それぞれの重さの変化にしたがって、前記母棒それぞれの高さを制御するための制御信号を出力する制御部と、
前記制御部から出力された制御信号に応じて前記各母棒の高さを調節する制御手段と、
をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ母材の製造装置。
【請求項１０】
前記各チャックは、前記第２のギアの直径の変化にしたがって、また、前記ガイド溝内に挿入された前記弾性体によって、該当ガイド溝内に沿って直線往復移動すること
を特徴とする請求項５に記載の光ファイバ母材の製造装置。
【請求項１１】
前記母棒それぞれに噴き出される前記火炎とともに噴き出される前記原料ガスは、前記各母棒上にすす層を形成すること
を特徴とする請求項５に記載の光ファイバ母材の製造装置。
【請求項１２】
複数の母棒を噴出部の周りに配置させる整列過程と、
前記母棒を前記噴出部を中心に回転させることによって、前記噴出部から噴き出される火炎と原料ガスが、前記母棒それぞれに均一な厚さのすす層を形成するように蒸着させる回転過程と、
を含むことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ母材の製造装置及び方法に関し、特に、外付け気相酸化法による光ファイバ母材の製造装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、光ファイバの製造過程は、大きく、光ファイバ母材を製造する過程と、製造された光ファイバ母材から、既に定められた直径を持つ光ファイバを引き出す過程と、に分けられる。
【０００３】
周知の光ファイバ母材の製造方法には、修正化学気相蒸着法(Modified Chemical Vapor Phase Deposition)、内付け気相酸化法(Inside Vapor Phase Oxidation)、外付け気相酸化法(Outside Vapor Phase Oxidation)、気相軸付け法(Vapor Phase Axial Deposition)、プラズマ化学蒸着法(Plasma Chemical Vapor Deposition)などがある。
【０００４】
図１は、従来の技術によって光ファイバ母材を製造するのに用いられる装置を示す。図１に示すように、光ファイバ母材の製造装置は、母棒１１０に火炎及び原料ガスを噴き出す複数のトーチ１３０と、母棒１１０を回転させつつ支持するチャック１４０と、これらチャック１４０及びトーチ１３０を支持する棚１２０と、を含む。
【０００５】
各トーチ１３０は、Ｈ２、Ｏ２などの燃料を燃やした火炎とＳｉＣｌ４、ＧｅＣｌ４などの原料ガスを母棒１１０に噴き出す。母棒１１０に噴き出された火炎と原料ガスは、ＳｉＯ２、ＧｅＯ２などの粒子を生成し、これら生成されたＳｉＯ２、ＧｅＯ２などの粒子は母棒１１０上に蒸着されてすす層(soot layer)１１１を形成する。
【０００６】
チャック１４０は、母棒１１０の両端を支持するとともに、母棒１１０を回転させる。すなわち、各チャック１４０は、光ファイバ母材の製造過程中に、均一な厚さを持つすす層１１１が蒸着されるように、母棒１１０を回転させる。
【０００７】
棚１２０は、すす層１１１を蒸着するための一種の作業台であって、トーチ１３０及びチャック１４０を支持する。
【０００８】
上記の装置は、複数のすす層を同時に蒸着形成すべく、複数の母棒を棚の上に配設し、これらの各母棒を回転させるそれぞれのチャック及びトーチをさらに含む構造にも変形可能である。
【０００９】
しかしながら、従来の光ファイバ母材の製造装置は、蒸着されたすす層が長軸方向に沿った密度勾配を持つことから、母棒の半径方向においてすすの蒸着量が異なってくる。また、母棒の回転に起因して螺旋状の蒸着屈曲が発生する問題があった。特に、複数のすす層を同時に製造するための従来の光ファイバ母材の製造装置は、各すす層ごとに別途のトーチを含むことから、均一な製品特性を持つ複数のすす層を同時に製造し難いとの問題があった。さらに、各すす層ごとにそれぞれのチャックと別途のトーチを備えなければならず、光ファイバ母材の製造装置の設置コストが高くなるとの問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、均一な特性を持つ複数のすす層を容易に製造できる光ファイバ母材の製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成すべく、本発明に係る光ファイバ母材の製造装置は、火炎と原料ガスを噴き出すべく、その長軸方向に沿って配列された複数のノズルを含む噴出部と、前記噴出部の周りに平行に配置された複数の母棒を、前記噴出部を中心に回転させることによって、前記火炎と原料ガスが前記母棒それぞれに噴き出されるようにするための支持部と、を含む。
【００１２】
上記の目的を達成すべく、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、複数の母棒を噴出部の周りに配置させる整列過程と、前記母棒を前記噴出部を中心に回転させることによって、前記噴出部から噴き出される火炎と原料ガスが、前記母棒それぞれに均一な厚さのすす層を形成するように蒸着させる回転過程と、を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、火炎及び原料ガスを噴き出すそれぞれのノズルを集積させた噴出部を中心に回転する複数の母棒に光ファイバ母材を蒸着させるため、複数の光ファイバ母材を同じ蒸着条件で蒸着できるという利点がある。すなわち、本発明に係る光ファイバ母材の製造装置によれば、火炎及び原料ガスを噴き出す噴出部を、複数の母棒が取り囲む構造としたため、生産コストの節減及び光ファイバ母材の生産性向上が図られる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明を説明するにあたり、関連する公知機能あるいは構成についての具体的な説明が、本発明の要旨を曖昧にするのを避けるために、その詳細説明は省略するものとする。
【００１５】
図２は、本発明の第１の実施形態による、複数のすす層を同時に製造するための光ファイバ母材の製造装置を示す概略図であり、図３は、図２に示した光ファイバ母材の製造装置の斜視図である。図２及び図３を参照すれば、本実施形態の光ファイバ母材の製造装置は、火炎と原料ガスを噴き出す噴出部３３０と、複数の母棒３４０を支持する支持部３２０と、支持部３２０に回転力を伝達する駆動部３１０と、各母棒３４０を下側から支持する下部フレーム３５０と、重さの変化にしたがって各母棒の高さを制御するための制御信号を出力する制御部３７０と、各母棒３４０の高さを調節する制御手段３６０と、を含む。
【００１６】
噴出部３３０は、その長軸方向に沿って配列された複数のノズル３３１を含み、これらのノズル３３１から火炎と原料ガスを噴き出す。各母棒３４０に噴き出された原料ガスは、火炎との化学反応からＳｉＯ２、ＧｅＯ２などの物質を生成し、これら生成されたＳｉＯ２、ＧｅＯ２などの物質は、母棒３４０にそれぞれ蒸着されてすす層３４１を形成する。
【００１７】
支持部３２０は、回転軸の周りに配設されたそれぞれの母棒３４０と連結された複数のチャック３２２と、前記回転軸から径方向に延在し、複数のチャック３２２を支持するフレーム３２１と、を含む。
【００１８】
図３に示すように、フレーム３２１は、前記回転軸から径方向に延在する形状となっており、この実施形態では平面略円形の円盤状を呈している。また、フレーム３２１には、該フレームを貫く複数のガイド溝３２１ａが、回転軸の近傍から径方向に延在するように形成される。これら各ガイド溝３２１ａには、それぞれのチャック３２２が１対１で移動可能に取り付けられる。また、図２に示すように、各ガイド溝３２１ａの一端側（本実施形態では回転軸側）のすき間には、各チャック３２２の位置を制御するための弾性体（本実施形態ではコイルばね）３２３が挿設される。
【００１９】
チャック３２２は、前記回転軸の周りに配設されたそれぞれの母棒３４０と連結されるとともに、ガイド溝３２１ａ内に移動可能に取り付けられる。また、これら各チャック３２２は、その上部が駆動部３１０と連結されることによって、駆動部３１０により生成された回転力を、該当（対応）する母棒３４０に伝達する。
【００２０】
図４は、図２に示した装置の駆動部３１０を示す平面図である。図４に示すように、駆動部３１０は、フレーム３２１を回転させるための回転力を生成する第１の原動機３１１と、複数のチャック３２２のそれぞれの上端に連結された第１のギア３１３と、第１のギア３１３のそれぞれに回転力を伝達するための第２のギア３１４と、該第２のギア３１４を回転させるための回転力を生成する第２の原動機３１２と、を含む。
【００２１】
第１の原動機３１１は、そのシャフト軸がフレーム３２１の中心部に連結されることによって、前記回転軸を基準としてフレーム３２１を回転させるための回転力を生成する。
【００２２】
第２の原動機３１２は、そのシャフト軸（図２参照）上に第２のギア３１４の一端が巻かれており、第２のギア３１４を回転させるための回転力を生成する。この第２の原動機３１２には、サーボ(Servo)またはステップモータなどを使用すると良い。
【００２３】
複数の第１のギア３１３の各々は、フレーム３２１の上面に突出された該当（対応）するチャック３２２の上端と連結され、第２のギア３１４から伝達された回転力を当該チャック３２２に伝達することによって、これら各チャック３２２に固定された各母棒３４０を自転させる。
【００２４】
第２のギア３１４は、その内側面に、既に設定された比を持つギアの歯が、各第１のギア３１３の外側面に形成されたギアの歯に噛み合うように形成された、弾性力を持つ板ばねなどを使用することができる。すなわち、第２のギア３１４は、その内側面にギアの歯が形成された一種の太陽ギアであって、各第１のギア３１３の外側面にその内側面が噛み合うことによって、第２の原動機３１２で生成された回転力を、第１のギア３１３のそれぞれに伝達する。また、本実施形態では、第２のギア３１４は、その一端が第２の原動機３１２のシャフト軸に巻かれた、弾性力を持つ板ばねなどを使用することによって、母棒３４０の外径増大にしたがってその直径が変化する。
【００２５】
この結果、第２のギア３１４は、第２の原動機３１２から生成された回転力を各第１のギア３１３に伝達することによって、該当（対応）するチャック３２２に連結された各母棒３４０を自転させる。また、第１の原動機３１１は、フレーム３２１に回転力を直接伝達することによって、各母棒３４０を、噴出部３３０を中心に公転させる。
【００２６】
すなわち、各チャック３２２は、ガイド溝３２１ａに取り付けられることによって、フレーム３２１を介して各母棒３４０を噴出部３３０を中心に公転させ、第２のギア３１４は、その直径が変化することによって、母棒３４０それぞれを自転させると同時に、ガイド溝３２１ａに沿って直線往復動させる。
【００２７】
さらに詳細には、第２のギア３１４の直径が小さくなる場合には、各チャック３２２は、ガイド溝３２１ａに沿ってフレーム３２１の中心部に向かって移動し、一方、第２のギア３１４の直径が大きくなる場合には、ガイド溝３２１ａ内に挿入された弾性体３２３の弾性力によって、フレーム３２１の径方向に移動するようになる。
【００２８】
下部フレーム３５０は、フレーム３２１の下部面と向い合うように設けられて、母棒３４０及び噴出部３３０を支持する。
【００２９】
制御部３７０は、各母棒３４０の重さの変化を感知し、この各母棒３４０の重さの変化にしたがって母棒３４０の高さを制御するための制御信号を出力する。
【００３０】
そして、制御手段３６０は、制御部３７０から出力された制御信号に応じて各母棒３４０の高さを調節する。ここで、制御手段３６０としては、エアーシリンダー或いはモータなどを用いることが好ましい。
【００３１】
光ファイバ母材の製造にあたり、各母棒３４０の高さは、すす層３４１の長さと重さ、及び各トーチ３３１同士の間隔ｄ（図２参照)を考慮して決定される。
【００３２】
例えば、光ファイバ母材の製造にあたり、各母棒３４０の高さは、蒸着したいすす層３４１の全体重量を考慮して決定され、また、各トーチ３３１同士間の間隔が１ピッチの１/４程度の間隔を持つことができるように決定される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来技術による光ファイバ母材の製造装置を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による、複数のすす層を同時に作製するための光ファイバ母材の製造装置を示す図である。
【図３】図２に示した光ファイバ母材の製造装置を示す斜視図である。
【図４】図３に示した装置の駆動部を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３４】
３３０  噴出部
３３１  ノズル
３４０  母棒
３１０  駆動部
３１１  第１の原動機
３１２  第２の原動機
３１３  第１のギア
３１４  第２のギア
３２０  支持部
３２１  フレーム
３２１ａ  ガイド溝
３２２  チャック
３２３  弾性体
３６０  制御手段
３７０  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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