(57)【要約】【課題】  本発明は、外径の大きなガラス微粒子堆積体であってもその径方向に均一に屈折率制御物質を添加する時間を短縮することを目的とする。【解決手段】  本発明は、容器内でガラス微粒子堆積体に屈折率制御物質を添加し、さらに前記ガラス微粒子堆積体を加熱して透明化するガラスの製造方法に関する。本発明では、前記屈折率制御物質を前記ガラス微粒子堆積体に添加する工程において、添加ガス中の前記屈折率制御物質の濃度を、目標とする前記ガラスの屈折率により決定される最終設定濃度よりも高くした前記添加ガスを前記容器内に供給し、その後、前記添加ガス中の前記屈折率制御物質の濃度を前記最終設定濃度よりも低くした前記添加ガスまたは前記屈折率制御物質を含まないガスを前記容器に供給し、その後、前記最終設定濃度の前記屈折率制御物質を含む前記添加ガスを前記容器内に供給する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス微粒子堆積体を容器に入れ、屈折率制御物質を含む添加ガスを前記容器に供給し、かつ前記容器内のガスを排気して、前記屈折率制御物質を前記ガラス微粒子堆積体に添加し、さらに前記ガラス微粒子堆積体を加熱して透明化するガラスの製造方法であって、前記屈折率制御物質を前記ガラス微粒子堆積体に添加する工程において、前記添加ガス中の前記屈折率制御物質の濃度を、目標とする前記ガラスの屈折率により決定される最終設定濃度よりも高くした前記添加ガスを前記容器内に供給し、その後、前記添加ガス中の前記屈折率制御物質の濃度を前記最終設定濃度よりも低くした前記添加ガスまたは前記屈折率制御物質を含まないガスを前記容器内に供給し、その後、前記最終設定濃度の前記屈折率制御物質を含む前記添加ガスを前記容器内に供給するガラスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガラスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス微粒子堆積体を容器に入れ、前記容器内を加熱しながら、前記容器にフッ素化合物ガスを供給して、前記ガラス微粒子堆積体にフッ素を添加し、その後ガラス微粒子堆積体を透明ガラス化してフッ素添加ガラスを製造する方法が特許文献１または特許文献２に開示されている。
【０００３】
特許文献１には、フッ素をガラス微粒子堆積体に添加する間は、容器内のフッ素化合物ガス濃度を４体積％にすることが開示されている。
【０００４】
特許文献２には、多孔質ガラス体にフッ素を添加するときに、その雰囲気中のフッ素化合物ガス濃度を所望の屈折率を達成するのに必要な濃度よりも高くしてフッ素添加工程を行い、その後所望の屈折率を達成するのに必要なフッ素化合物ガス濃度雰囲気下で焼結工程を行うことが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−４８６３０号公報
【特許文献２】特開２００５−１５４２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された方法では、大部分のフッ素化合物が容器を素通りして排気されてしまい、容器に供給するフッ素の量に対するガラス微粒子堆積体に添加されるフッ素の量の比（収率）が非常に小さく、高価なフッ素化合物の大部分が無駄になっていた。
特許文献２に開示された方法では、外径６０ｍｍ程度のガラス微粒子堆積体にフッ素を添加する場合には添加時間を短縮することができる。しかし、ガラス微粒子堆積体の外径が大きくなれば、その径方向に均一にフッ素を添加することができなくなるという課題を本発明者は見いだした。
【０００７】
本発明は、外径の大きなガラス微粒子堆積体であってもその径方向に均一に屈折率制御物質を添加することができ、かつ屈折率制御物質をガラス微粒子堆積体に添加する時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ガラス微粒子堆積体を容器に入れ、屈折率制御物質を含む添加ガスを前記容器に供給し、かつ前記容器内のガスを排気して、前記屈折率制御物質を前記ガラス微粒子堆積体に添加し、さらに前記ガラス微粒子堆積体を加熱して透明化するガラスの製造方法に関する。本発明では、前記屈折率制御物質を前記ガラス微粒子堆積体に添加する工程において、前記添加ガス中の前記屈折率制御物質の濃度を、目標とする前記ガラスの屈折率により決定される最終設定濃度よりも高くした前記添加ガスを前記容器内に供給し、その後、前記添加ガス中の前記屈折率制御物質の濃度を前記最終設定濃度よりも低くした前記添加ガスまたは前記屈折率制御物質を含まないガスを前記容器に供給し、その後、前記最終設定濃度の前記屈折率制御物質を含む前記添加ガスを前記容器内に供給する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、外径の大きなガラス微粒子堆積体であっても屈折率制御物質を均一に添加する時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１を参照して、本発明でガラス微粒子堆積体に屈折率制御物質を添加する態様を以下に説明する。図１に示す容器１０は中央部に炉心管１１を有し、炉心管１１の外部には熱源１３が配置される。さらに熱源１３は外壁１２で覆われる。熱源１３と外壁１２との間には断熱材１９が置かれる。外壁１２の一部に切り欠きをつけて、そこに放射温度計２１を取り付ける。放射温度計２１と熱源１３の間には断熱材１９を置かない。炉心管１１の下部には延長部１１Ｂが接続され、その下部に供給口１４が設けられ、そこに供給管１５が取り付けられる。炉心管１１の上部には延長部１１Ａが接続され、その上部に排出口１６が設けられ、そこに排出管１７が取り付けられる。
図１に示すように、ダミーロッド２を介してガラス微粒子堆積体１を昇降装置２０に吊り下げて容器１０内に入れて蓋１８を閉める。ダミーロッド２は蓋１８を貫通するが、ダミーロッド２と蓋１８とは、容器内のガスが容器外部に漏れないように密封する。
昇降装置２０を駆動させて熱源１３に囲まれる位置までガラス微粒子堆積体１を降下させる。ガラス微粒子堆積体１の外径定常部分Ａが熱源１３に囲まれる位置で昇降装置２０を止め、ガラス微粒子堆積体１の位置を固定する。
【００１１】
供給管１５を通じて供給口１４から、塩素や四塩化珪素等の脱水ガスを含むガスを容器１０内に供給しながら、熱源１３の温度を１０００〜１３００℃程度まで上昇させて、ガラス微粒子堆積体１を加熱しながらガラス微粒子堆積体１を脱水する。炉内の水分を排出口１６から炉内の気体とともに排気する。熱源１３は抵抗加熱型ヒータや誘導加熱型ヒータが使用可能である。それらの熱源を使用する場合、放射温度計２１で熱源１３の温度を測定して、所定の温度となるように熱源１３に通電する電圧や電流を制御する。
【００１２】
熱源１３の温度が１０００〜１３００℃程度まで昇温すれば、脱水ガスを止め、熱源１３をその温度に維持する。そして、屈折率制御物質を含む添加ガスを供給口１４から容器１０内（炉心管１１内）に供給する。引き続き排出口１６から容器内の気体を吸引して排気する。その排気量は供給される屈折率制御物質を含むガスの流量によってはそれまでの流量から適宜変化させてもよい。
【００１３】
添加ガスを容器の下方から供給し、かつ容器の上方から排気することにより、供給口１４から供給された添加ガスは上方に流れ、炉心管１１内には供給口１４から排気口１６にかけての気流が形成される。
数十分ないし数時間、加熱しながら屈折率制御物質を容器内に流すことによりガラス微粒子堆積体を屈折率制御物質を含む添加ガス雰囲気中に置くことができ、ガラス微粒子堆積体に屈折率制御物質を添加することができる。
【００１４】
ガラス微粒子堆積体を含む容器にＳｉＦ４ガスを一定の濃度で供給してガラス微粒子堆積体にフッ素を添加する従来の技術について、フッ素の添加時間とガラス微粒子堆積体に添加されたフッ素の量との関係を図２に例示する。ここで、ガラス微粒子堆積体に添加されたフッ素の量またはガラス微粒子堆積体のフッ素添加量とはガラス微粒子中のケイ素原子と結合したフッ素原子の量およびガラス微粒子間に含まれるＳｉＦ４ガス中のフッ素原子の量の和をいい（以降も同様）、添加時間とはＳｉＦ４ガスを容器に供給開始した時から経過した時間をいう。図２に示すように、添加時間が長くなるにつれて添加されたフッ素の量は増加するが、やがて飽和する。この飽和添加量は飽和に達するときのガラス微粒子堆積体周囲のフッ素化合物ガス（この場合はＳｉＦ４ガス）濃度に依存する。以降、この飽和添加量を与える濃度を最終設定濃度という。
図２に示すように、容器に供給するＳｉＦ４ガス濃度が一定であって雰囲気中のＳｉＦ４ガス濃度が一定であれば、単位時間にガラス微粒子堆積体に添加されるフッ素の量（図２のグラフの接線の傾き）は、開始直後で多く、時間の経過につれて少なくなる。添加開始からの時間が同じであれば、単位時間あたりのフッ素の添加量は雰囲気中のＳｉＦ４ガス濃度に依存し、濃度が高いほど単位時間あたりのフッ素の添加量は多い。
【００１５】
フッ素添加の当初に、フッ素化合物ガスを高濃度に含む添加ガスを容器に供給し、途中から最終設定濃度のフッ素化合物ガスを含む添加ガスを容器に供給する従来技術について図３を参照して説明する。図３の上図に実線で示すように、フッ素添加開始（時刻ゼロ）から時刻ｔ１までは添加ガス中のフッ素化合物ガスの設定濃度を最終設定濃度ｃ１よりも高いｃ２とし、時刻ｔ１で添加ガス中のフッ素化合物ガスの設定濃度をｃ１とする。この場合は、図３の下図に実線で示すように時刻ｔ２で所定量ｎ１のフッ素がガラス微粒子堆積体に添加される。一方、図３の上図に破線で示すようにフッ素添加開始から添加ガス中のフッ素化合部ガス濃度の設定濃度を最終設定濃度ｃ１で一定とすると、図３の下図に破線で示すように時刻ｔ３で目標量ｎ１のフッ素がガラス微粒子堆積体に添加される。両者を比較すると、フッ素添加開始後の一定時間に添加ガス中のフッ素化合物ガス濃度を最終設定濃度よりも高くすることによりフッ素の添加時間を短縮することができる。
【００１６】
本発明では、屈折率制御物質の添加工程の初期、つまり単位時間あたりの屈折率制御物質の添加量が多いときに、添加ガス中の前記屈折率制御物質の設定濃度を所定の最終設定濃度よりも高濃度として、前記屈折率制御物質の添加を加速する。しかし、ガラス微粒子堆積体の外径が大きい場合、例えば、ガラス微粒子堆積体の外径が２００ｍｍ以上の場合は、ガラス微粒子堆積体の外周部分は中心部分よりも多くの屈折率制御物質が添加されてしまい、屈折率制御物質の添加量がガラス微粒子堆積体の径方向で均一になるまでにかえって時間がかかってしまう。ここで、中心部分とは外径が２００ｍｍのガラス微粒子堆積体では、ガラス微粒子堆積体の中心軸からの距離が２５ｍｍ以下の部分であり、一般に前記中心軸からの距離が半径の４分の１以下の部分である。外周部分とは、外径が２００ｍｍのガラス微粒子堆積体では、前記中心軸からの距離が７５ｍｍ以上の部分であり、一般に前記軸からの距離が半径の４分の３以上の部分である。
【００１７】
そこで、本発明では、最終設定濃度よりも高い濃度の屈折率制御物質を含む添加ガスを容器に供給して屈折率制御物質をガラス微粒子堆積体に添加した後、添加ガス中の屈折率制御物質濃度を最終設定濃度よりも下げて、過剰に添加された屈折率制御物質をガラス微粒子堆積体の外周部分から脱離させることを促進する。その後、前記屈折率制御物質の設定濃度を所定の最終設定濃度として所定の飽和量（目標値）まで屈折率制御物質をガラス微粒子堆積体に添加する。この方法により、外径の大きなガラス微粒子堆積体であっても、屈折率制御物質が短時間でその径方向に均一に添加される。しかも、当初の屈折率制御物質濃度を最終設定濃度よりも高くすることにより、屈折率制御物質濃度を一定とする場合よりも、屈折率制御物質の添加時間を短縮し、その間に容器に供給される屈折率制御物質の量を少なくすることができる。
このガラス微粒子堆積体を加熱透明化して屈折率制御物質が添加されたガラスを得る。
【００１８】
外径の大きなガラス微粒子堆積体にフッ素を添加する例を図４ないし図６を参照して説明する。図４ないし図６で説明する時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３は図２および図３で説明した時刻とは一致するとは限らない。
図４は添加ガス中のフッ素化合物ガス濃度の経時変化を示す図である。
図４に実線で示す場合が、本発明の一例であり、時刻ゼロから時刻ｔ１までの間は最終設定濃度よりも高い濃度ｃ２のフッ素化合物ガスを含む添加ガス（例えば、ＳｉＦ４を含むヘリウムガス）を容器内に供給し、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間は最終設定濃度よりも低い濃度ｃ３のフッ素化合物ガスを含む添加ガスを供給し、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間は濃度が最終設定濃度ｃ１のフッ素化合物ガスを含む添加ガス容器内に供給する。本発明において、最終設定濃度よりも濃度が低いということは濃度ゼロを含む。濃度ゼロの場合には、容器に供給するガスは、それまで容器に供給していた添加ガスから屈折率制御物質を除いたガスとなる。
図４に破線で示す場合が、従来例であり、時刻ゼロから時刻ｔ１まで最終設定濃度ｃ１よりも高い濃度ｃ２のフッ素化合物ガスを含む添加ガスを容器内に供給し、時刻ｔ１から時刻ｔ４までの間は最終設定濃度ｃ１のフッ素化合物ガスを含む添加ガスを容器内に供給する。
ここでは、容器に供給する添加ガスの流量と容器から排気するガスの流量を同じとする。これにより、容器には新しいフッ素化合物ガスが供給されつつも容器内のガスの量は一定に保たれる。図４は添加ガス中のフッ素化合物ガス濃度を示すものであるが、容器内の雰囲気中のフッ素化合物濃度も、若干の遅れをもちながらも、図４に示すパターンと同様に変化する。
【００１９】
図５はガラス微粒子堆積体の中心部分でのフッ素の添加時間と添加量との関係を示す。
図６はガラス微粒子堆積体の外周部分でのフッ素の添加時間と添加量との関係を示す。
図５、図６とも、実線は、添加ガス中のフッ素化合物ガス濃度を図４の実線の場合の変化として添加ガスを容器に供給した場合のフッ素添加量であり、破線は、添加ガス中のフッ素化合物ガス濃度を図４の破線の場合の変化として添加ガスを容器に供給した場合のフッ素添加量である。
時刻ｔ１では、中心部分ではフッ素添加量が目標量ｎ１に到達していないが、外周部分はフッ素添加量が目標量ｎ１を超えてしまう。
時刻ｔ１でフッ素化合物ガス濃度を変化させた後、中心部分では実線で示す場合も破線で示す場合もフッ素添加量が増加し続け、時刻ｔ３で目標量ｎ１に達して飽和する。これは、外周部分のガラス微粒子間に存在していたフッ素化合物ガスが中心部分に拡散してきて、中心部分のフッ素添加量が増加するものと考えられる。
一方、外周部分では、時刻ｔ１の後、実線の場合も破線の場合もガラス微粒子堆積体周囲のフッ素化合物ガス濃度が低下することにより、ガラス微粒子間に存在したフッ素化合物ガスが拡散して減少し、かつ一旦ケイ素原子と結合したフッ素原子が解離してガラス微粒子堆積体の外周部分のフッ素添加量は減少していく。破線の場合は時刻ｔ４で目標量に達するが、実線の場合はガラス微粒子堆積体の周囲のフッ素化合物ガス濃度が時刻ｔ１からｔ２の間では最終設定濃度よりも低いのでその間に破線の場合よりも早くガラス微粒子間のフッ素化合物ガスが拡散してガラス微粒子堆積体から脱離するので、時刻ｔ２ではフッ素添加量は目標量ｎ１よりも小さくなる。実線の場合は時刻ｔ２から最終設定濃度のフッ素化合物を容器に供給するので再びフッ素添加量が増加して時刻ｔ３で目標量に達する。
【００２０】
従来の技術（図４ないし６の破線の場合）では、外径の大きなガラス微粒子堆積体に屈折率制御物質を添加する場合、ガラス微粒子堆積体の中心部分と外周部分とで屈折率制御物質の添加の進行が異なるので、中心部分で屈折率制御物質の添加時間を短縮させるために当初の添加ガス中の屈折率制御物質濃度を高くすると外周部分では屈折率制御物質が過剰に添加されてしまう。そして、過剰に添加された屈折率制御物質が脱離して目標量となるのに時間がかかるので、ガラス微粒子堆積体全体に均一に屈折率制御物質を添加するのに要する時間が短縮されるという効果は十分ではない。逆に、外周部分に屈折率添加物質が過剰に添加されないようにすると、今度は中心部分に屈折率添加物質を目標量添加するのに時間がかかることになり、この場合でもガラス微粒子堆積体全体に均一に屈折率制御物質を目標量添加するのに要する時間を短縮する効果は十分ではない。
【００２１】
それに対して本発明では、ガラス微粒子堆積体の外周に屈折率制御物質が過剰に添加されても、添加工程でフッ素化合物ガスの供給を一時停止することにより、過剰に添加された屈折率制御物質の脱離を速めるので、ガラス微粒子堆積体全体に均一に屈折率制御物質を目標量添加するのに要する時間が十分短縮される。
【００２２】
容器に供給する屈折率制御物質の濃度を最終設定濃度よりも下げるときは、濃度が低ければ低いほど、ガラス微粒子堆積体に一旦添加された屈折率制御物質の脱離が速まるので、図６に示すｔ２までの時間を短縮できる。したがって、最終的に目標量の屈折率制御物質をガラス微粒子堆積体全体に添加するまでの時間が短くなる。したがって、屈折率制御物質の濃度を下げるときには、その濃度をゼロとする、つまり屈折率制御物質の供給を停止することが最も好ましい。
ただし、屈折率制御物質の濃度を最終設定濃度よりも下げる時間が長すぎると、中心部分に添加された屈折率制御物質までが脱離することが考えられる。本発明者が検討したところでは、最終設定濃度よりも高い濃度の屈折率制御物質を供給する時間の半分以下の時間であれば、屈折率制御物質の供給を停止しても問題ないことが分かっている。
【００２３】
容器に供給する添加ガス中の屈折率制御物質の設定濃度は、図７に示すように階段状に変化させてもよい。また、図８に示すように連続的に変化させてもよい。
【００２４】
本発明では、図９に示すよう、屈折率制御物質の添加を開始してからしばらくして屈折率制御物質の設定濃度を高くすることもできる。ただし、屈折率制御物質の添加開始直後が屈折率制御物質の単位時間の添加量が多いので、その時期に屈折率制御物質の設定濃度を最終設定濃度よりも高くするのが、添加時間の短縮の効果が大きく好ましい。
また、最終設定濃度よりも高い濃度の屈折率制御物質を添加した後、一旦最終設定濃度の屈折率制御物質を供給して、その後、屈折率制御物質の濃度を最終設定濃度より低くすることもできる。
【００２５】
本発明に使用するガラス微粒子堆積体は、酸水素火炎中にガラス原材料となるＳｉＣｌ４やＧｅＣｌ４を流し、火炎加水分解反応によりＳｉＯ２やＧｅＯ２なるガラス微粒子を生成し、出発ロッドに前記ガラス微粒子を堆積させるＶＡＤ法やＯＶＤ法などで作製することができる。
【００２６】
本発明で使用する屈折率制御物質は主にハロゲン系元素である。屈折率制御物質には、例えば、ＳｉＦ４、ＳＦ６、ＧｅＣｌ４、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＣｌ２Ｆ２、Ｃｌ２やＳｉＣｌ４などを挙げることができる。添加ガスは、それらの屈折率制御物質ガスそのものまたは屈折率制御物質ガスをＨｅガス等の不活性ガスや窒素ガス等のほぼ反応性のないガスで希釈したガスである。
【００２７】
屈折率制御物質を添加した後は、供給管１５を通じて供給口１４から容器１０内にＨｅガスなどの不活性ガスや窒素ガス等のほぼ反応性のないガスを供給して、熱源の温度を１５００℃程度まで上昇してその温度で数十分ないし数時間ガラス微粒子堆積体を加熱して透明化し、透明ガラスを得る。ガラス微粒子堆積体の透明化工程で、ガラス微粒子堆積体の外周の屈折率制御物質が抜けてしまうことがある。屈折率制御物質の抜けを防止するために、ガラス微粒子堆積体を透明化するときにもガラス微粒子堆積体の周囲を屈折率制御物質雰囲気とすることが好ましい。しかし、ガラス微粒子堆積体を透明化するときにその周囲を屈折率制御物質雰囲気としなくても、結果的に屈折率制御物質の抜けが問題にならなければそれでよく、たとえ屈折率制御物質が抜けたとしても、その部分を研削して屈折率制御物質が均一に添加された透明ガラスを得ることができる。本発明はこれを排除するものではない。
【００２８】
＜実施例および比較例＞
ガラス微粒子堆積体を容器の炉心管に入れ、Ｃｌ２ガスおよびＨｅガスを流して炉心管内雰囲気を１２５０℃まで加熱して脱水した後、Ｃｌ２ガスの供給を停止して、炉心管内の雰囲気温度は１２５０℃を維持するようにしてＳｉＦ４ガスとＨｅガスの混合ガスを前記容器に供給してガラス微粒子堆積体にフッ素を添加する。フッ素の添加を終えた後に所望の屈折率を達成するのに必要なフッ素化合物ガス濃度雰囲気下で、炉心管内雰囲気温度を１４５０℃まで上昇し、その温度で２時間加熱を続けて、透明ガラスを得る。
フッ素添加時に容器に供給するＳｉＦ４ガス濃度を変化させることにより、最終設定濃度での飽和量のフッ素をガラス微粒子堆積体に添加するまでの時間を求めた。
以下の例では、フッ素が添加されたガラス微粒子堆積体を透明化した透明ガラスについて、透明ガラスの屈折率から純石英ガラスの屈折率を引いた値を純石英ガラスの屈折率で割った値（以降、この値を透明ガラスの比屈折率差という）を−０．３７％±０．０１％とすることを目標とする。ここで±０．０１％という変動幅はガラス微粒子堆積体の径方向（中心軸に垂直な方向）にわたっての比屈折率差の変動幅である。このときのＳｉＦ４の最終濃度ｃ１は７．４体積％となる。添加ガスの総流量は１０．８ｓｌｍ（ｓｌｍは分当たりに流れる標準状態での体積を表す）とする。ＳｉＦ４ガス濃度を変化させるためにＳｉＦ４ガスの流量を変化させるときはその分だけＨｅガスの流量を変化させて総流量１０．８ｓｌｍを維持する。排出口からの排気量は１０．８ｓｌｍとする。これらは以下の各実施例、比較例とも共通である。
【００２９】
（比較例１）
使用するガラス微粒子堆積体の大きさは外径２００ｍｍ、長さ１２００ｍｍ、平均嵩密度０．３ｇ／ｃｍ３とし、使用する炉心管の内径を２４０ｍｍとする。時刻ゼロから時刻ｔ１までのＳｉＦ４ガス濃度をｃ２、時刻ｔ１からｔ４までのＳｉＦ４ガス濃度をｃ１（＝７．４体積％）として、フッ素添加時間（ｔ４）の最小値とＳｉＦ４ガス供給量の最小値を求めた。ｔ４は、透明ガラスの比屈折率差が−０．３７％±０．０１％で径方向に均一となるに必要な量のフッ素がガラス微粒子堆積体に添加される時刻である。
予備実験として、初期のＳｉＦ４ガス濃度ｃ２をある値としてｔ１を変えてｔ４を求める。
ｃ２＝１２体積％としたときのｔ１とｔ４との関係を図１０に示す。
また、時刻ゼロから時刻ｔ４までに容器に供給されるＳｉＦ４ガスの量を求める。
ｃ２＝１２体積％としたときのｔ１とＳｉＦ４ガス供給量との関係を図１１に示す。
ｃ２＝１２体積％のときは、ｔ１＝１．５５時間とすると、フッ素添加時間（ｔ４）は２．０５時間、ＳｉＦ４ガス供給量は１４４．９ｓｌ（ｓｌは標準状態での体積を表す）とそれぞれ最小値となる。
次に、ｃ２を変えて、同様に、ｔ１とｔ４の関係およびｔ１とＳｉＦ４ガス供給量との関係を求める。
ｃ２＝２４体積％とすると、ｔ１が０．７５時間でｔ４は１．４５時間と最小になり、ｔ１が０．６５時間でＳｉＦ４ガス供給量は１４９．４ｓｌと最小となる。
ｃ２＝３６体積％とすると、ｔ１が０．６時間でｔ４は１．４時間と最小になり、ｔ１が０．５時間でＳｉＦ４ガス供給量は１６５．０ｓｌと最小となる。
ｃ２＝４８体積％とすると、ｔ１が０．４時間でｔ４は１．４時間と最小になり、ｔ１が０．３時間でＳｉＦ４ガス供給量は１５１．６ｓｌと最小となる。
これから、従来技術では、ｃ２が４８体積％、ｔ１が０．４時間のときにフッ素添加時間を最小で１．４時間とすることができ、ｃ２が１２体積％、ｔ１が１．５５時間、ｔ４が２．０５時間のときに、ＳｉＦ４ガスの供給量を最小で１４４．９ｓｌとすることができることが分かった。
【００３０】
（実施例１）
次に、本発明による場合のフッ素添加時間の最小値とＳｉＦ４ガス供給量の最小値を求めた。
ガラス微粒子堆積体の大きさおよび平均嵩密度ならびに炉心管の内径は比較例１と同様である。
時刻ゼロから時刻ｔ１までのＳｉＦ４ガス濃度をｃ２、時刻ｔ１からｔ２までのＳｉＦ４ガス濃度をｃ３、時刻ｔ２からｔ３までのＳｉＦ４ガス濃度をｃ１とする。ｔ３は、透明ガラスの比屈折率差が−０．３７％±０．０１％で径方向に均一となるに必要な量のフッ素がガラス微粒子堆積体に添加される時刻である。
まず、濃度ｃ３とその濃度での保持時間（ｔ２−ｔ１）をある値に固定して、従来技術の場合と同様に、初期濃度ｃ２をある濃度に設定して、フッ素添加時間（ｔ３）およびＳｉＦ４ガス供給量のｔ１依存性を求める。
ｃ２を１２体積％、ｃ３を０％、ｔ２−ｔ１を０．２時間とすると、ｔ１が１．７５時間のときに、フッ素添加時間の最小値は２．２５時間、ＳｉＦ４ガス供給量の最小値は１５０．９ｓｌになると求まった。
次に、ｃ３およびｔ２−ｔ１を前述の固定値としてｃ２を変更すると、フッ素添加時間の最小値はｃ２が４８体積％、ｔ１が０．５時間、ｃ３が０体積％（すなわちＳｉＦ４ガスの供給を中止する）、ｔ２が０．７時間のときにフッ素添加時間は最小で０．９時間とすることができ、ｃ２が２４体積％、ｔ１が０．８５時間、ｃ３が０体積％（すなわちＳｉＦ４ガスの供給を中止する）、ｔ２が１．０５時間、ｔ３が１．３５時間のときにＳｉＦ４ガス供給量は最小で１４７．０ｓｌとすることができることが分かった。本発明によれば、フッ素添加時間を従来よりも格段に短くすることができることが分かった。
実施例１と比較例１とのそれぞれでフッ素添加時間が最小となる場合の条件を表１に示す。
【００３１】
【表１】
2007197228.tif 000003
【００３２】
（実施例２）
次に、ガラス微粒子堆積体の外径を２５０ｍｍ、長さを１３００ｍｍ、平均嵩密度を０．３ｇ／ｃｍ３とし、炉心管の内径を２８０ｍｍとした場合のフッ素添加時間の最小値とＳｉＦ４ガス供給量の最小値を実施例１と同様にして求めた。上記以外のガラス微粒子堆積体または容器の条件、添加ガスの総流量は実施例１と同様とした。
フッ素添加時間が最小となるのは、ｃ２が４８体積％、ｔ１が０．７５時間、ｃ３が０体積％（すなわちＳｉＦ４ガスの供給を中止する）、ｔ２が１．０５時間のときにフッ素添加時間は最小で１．３５時間とすることができ、ｃ２が２４体積％、ｔ１が１．３時間、ｃ３が０体積％（すなわちＳｉＦ４ガスの供給を中止する）、ｔ２が１．５時間、ｔ３が１．８時間のときにＳｉＦ４ガス供給量は最小で２１７．２ｓｌとすることができることが分かった。
【００３３】
（比較例２）
従来技術によりＳｉＦ４ガス濃度を当初ｃ２として時刻ｔ１でｃ３とする場合についても比較例１と同様の考え方でフッ素添加時間の最小値とＳｉＦ４ガスの供給量の最小値を求めた。ガラス微粒子堆積体の大きさおよび平均嵩密度ならびに炉心管の内径は実施例２と同様である。
ｃ２が３６体積％、ｔ１が０．８５時間のときにフッ素添加時間は最小で１．６５時間とすることができ、ｃ２が１２体積％、ｔ１が２．５時間、ｔ４が３時間のときにＳｉＦ４ガス供給量は最小で２１９．０ｓｌとすることができることが分かった。
実施例２と比較例２との比較から明らかなように、この場合もフッ素添加時間を短くすることができる。
実施例２と比較例２とのそれぞれでフッ素添加時間が最小となる場合の条件を表２に示す。
【００３４】
【表２】
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【００３５】
（実施例３）
次に、ガラス微粒子堆積体の外径を３００ｍｍ、長さを１１００ｍｍ、平均嵩密度を０．３ｇ／ｃｍ３とし、炉心管の内径を３３０ｍｍとした場合のフッ素添加時間の最小値とＳｉＦ４ガス供給量の最小値を求めた。上記以外のガラス微粒子堆積体または容器の条件、添加ガスの総流量は実施例１と同様とした。
ｃ２が４８体積％、ｔ１が１．０時間、ｃ３が０体積％（すなわちＳｉＦ４ガスの供給を中止する）、ｔ２が１．３時間のときにフッ素添加時間は最小で２．０時間とすることができ、ｃ２が２４体積％、ｔ１が１．８５時間、ｃ３が０体積％（すなわちＳｉＦ４ガスの供給を中止する）、ｔ２が２．１５時間、ｔ３が２．６５時間のときにＳｉＦ４ガス供給量は最小で３１２．６ｓｌとすることができることが分かった。
【００３６】
（比較例３）
従来技術によりＳｉＦ４ガス濃度を当初ｃ２として時刻ｔ１でｃ３とする場合についても比較例１と同様の考え方でフッ素添加時間の最小値とＳｉＦ４ガスの供給量の最小値を求めた。ガラス微粒子堆積体の大きさおよび平均嵩密度ならびに炉心管の内径は実施例２と同様である。
ｃ２が３６体積％、ｔ１が１．２時間のときにフッ素添加時間は最小で２．３時間とすることができ、ｃ２が１２体積％、ｔ１が３．６５時間、ｔ４が４．３５時間のときにＳｉＦ４ガス供給量は最小で３１８．３ｓｌとすることができることが分かった。
実施例３と比較例３とを比較して明らかなように、この場合もフッ素添加時間を短縮することができる。
実施例３と比較例３とのそれぞれでフッ素添加時間が最小となる場合の条件を表３に示す。
【００３７】
【表３】
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【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明で製造されるガラスは屈折率の均一性がよいため、本発明は、光ファイバ用ガラス母材やフォトマスク用ガラス母材など多くの産業分野に品質の優れたガラスを提供することに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明でガラス微粒子堆積体に屈折率制御物質を添加することを説明する図である。
【図２】フッ素の添加時間と添加量との関係を示す図である。
【図３】フッ素添加の初期においてフッ素化合物ガス濃度を高めることでフッ素の添加時間を短縮することができることを説明する図である。
【図４】本発明に係るフッ素化合物ガスの設定濃度の変化の一態様を示す図である。
【図５】ガラス微粒子堆積体の中心部分でのフッ素の添加時間と添加量との関係を示す図である。
【図６】ガラス微粒子堆積体の外周部分でのフッ素の添加時間と添加量との関係を示す図である。
【図７】本発明に係るフッ素化合物ガスの設定濃度の変化の一態様を示す図である。
【図８】本発明に係るフッ素化合物ガスの設定濃度の変化の一態様を示す図である。
【図９】本発明に係るフッ素化合物ガスの設定濃度の変化の一態様を示す図である。
【図１０】本発明において初期のフッ素化合物ガス濃度を１２体積％としたときの、最終設定濃度よりも高濃度のフッ素化合物ガスを供給する時間とフッ素添加時間との関係を示す図である。
【図１１】本発明において初期のフッ素化合物ガス濃度を１２体積％としたときの、最終設定濃度よりも高濃度のフッ素化合物を供給する時間とフッ素化合物ガス供給量との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  ガラス微粒子堆積体
２  ダミーロッド
１０  容器
１１  炉心管
１２  外壁
１３  熱源
１４  供給口
１５  供給管
１６  排出口
１７  排気管
１８  蓋
１９  断熱材
２０  昇降装置
２１  放射温度計
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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