(57)【要約】      （修正有）【課題】  多孔質ガラス母材の長さや外径が異なっていてもガラス母材の外径の調整を容易に行うことが可能なガラス母材の製造方法を提供する。【解決手段】  ガラス母材の製造方法は、多孔質ガラス母材Ｇ１を鉛直方向に支持した状態にて脱水焼結炉１０の炉心管１１内に配置させ、脱水及び焼結して透明ガラス化する際に、焼結による多孔質ガラス母材Ｇ１の収縮過程において、多孔質ガラス母材Ｇ１の下端部におもり２１を取り付け、多孔質ガラス母材Ｇ１の軸方向の収縮に対抗して抗力を作用させる。【選択図】  図１
2007070168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスロッドにガラス微粒子を堆積させてなる多孔質ガラス母材を鉛直方向に支持した状態で焼結して透明化するガラス母材の製造方法であって、
焼結による前記多孔質ガラス母材の収縮過程で、前記多孔質ガラス母材に対して母材軸方向の収縮に対抗する抗力を作用させることを特徴とするガラス母材の製造方法。
【請求項２】
前記収縮過程で、前記多孔質ガラス母材の下端部を固定する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】
前記収縮過程で、前記多孔質ガラス母材の下端部に下向き荷重を付与する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４】
前記収縮過程の途中で、前記多孔質ガラス母材の上端部を引き上げることを特徴とする請求項２または３に記載のガラス母材の製造方法。
【請求項５】
前記多孔質ガラス母材の体積が大きいほど、前記抗力を大きな所定の値に設定することを特徴とする請求項１または３に記載のガラス母材の製造方法。
【請求項６】
焼結後の目標とする仕上がり外径が小さいほど前記抗力を大きくすることを特徴とする請求項１または３に記載のガラス母材の製造方法。
【請求項７】
前記多孔質ガラス母材の下端部に酸化珪素またはシリコンカーバイトから形成されたおもりを取り付けることにより、前記下向き荷重を付与することを特徴とする請求項３に記載のガラス母材の製造方法。
【請求項８】
前記収縮過程後に前記多孔質ガラス母材の加熱温度が１５００℃以上で所定時間経過した後に、前記抗力を減少または解除することを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の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、ガラスロッドにガラス微粒子を堆積させた多孔質ガラス母材を、焼結して透明化されたガラス母材とするガラス母材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、コアとクラッドよりなる光ファイバは、光ファイバ用のガラス母材を線引きして製造される。光ファイバ用ガラス母材は、ＶＡＤ法やＯＶＤ法などにより、バーナの火炎中に生成したガラス微粒子を石英等からなるガラスロッドの周りに堆積させて多孔質ガラス母材を形成し、その後、この多孔質ガラス母材を焼結炉内で加熱して焼結し、透明ガラス化することにより製造される。
【０００３】
このように多孔質ガラス母材を焼結して透明ガラス化する際に、密度変化による収縮に伴う母材の偏心や湾曲等の変形を防止するために、多孔質ガラス母材の下端部を下軸で支持し、該下軸を多孔質ガラス母材と同期して回転させるとともに多孔質ガラス母材の伸縮に追随させ、下軸の周囲をシールして炉内の気密性を維持する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１１２９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のように多孔質ガラス母材の下端を支持しながら焼結を行った場合でも、焼結される多孔質ガラス母材の長さ、あるいは外径の違い（すなわち断面積の違い）により、質量が異なる場合は、その自重により作用する長手方向の引っ張り力が異なる。焼結時における密度変化による収縮力は、多孔質ガラス母材の長さや断面積によって差が生じるため、収縮の度合いを狙った程度に調節することは難しく、母材の仕上がり外径に個体差が生じてしまうことがあった。
【０００６】
本発明は、多孔質ガラス母材の長さや外径が異なっていてもガラス母材の外径の調整を容易に行うことが可能なガラス母材の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決することのできる本発明に係るガラス母材の製造方法は、ガラスロッドにガラス微粒子を堆積させてなる多孔質ガラス母材を鉛直方向に支持した状態で焼結して透明化するガラス母材の製造方法であって、焼結による前記多孔質ガラス母材の収縮過程で、前記多孔質ガラス母材に対して母材軸方向の収縮に対抗する抗力を作用させることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るガラス母材の製造方法において、前記収縮過程で、前記多孔質ガラス母材の下端部を固定することが好ましい。
または、前記収縮過程で、前記多孔質ガラス母材の下端部に下向き荷重を付与することが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係るガラス母材の製造方法において、前記収縮過程の途中で、前記多孔質ガラス母材の上端部を引き上げることが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係るガラス母材の製造方法において、前記多孔質ガラス母材の体積が大きいほど、前記抗力を大きな所定の値に設定することが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係るガラス母材の製造方法において、焼結後の目標とする仕上がり外径が小さいほど前記抗力を大きくすることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係るガラス母材の製造方法において、前記多孔質ガラス母材の下端部に酸化珪素またはシリコンカーバイトから形成されたおもりを取り付けることにより、前記下向き荷重を付与することが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係るガラス母材の製造方法において、前記収縮過程後に前記多孔質ガラス母材の加熱温度が１５００℃以上で所定時間経過した後に、前記抗力を減少または解除することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のガラス母材の製造方法によれば、多孔質ガラス母材の焼結時における収縮過程において、収縮に対して抗力を作用させるので、透明ガラス化されたガラス母材の外径を容易に調整することができ、得られるガラス母材の高品質化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係るガラス母材の製造方法の例について図面を参照して説明する。
図１は、多孔質ガラス母材を脱水及び焼結して透明ガラス化する脱水焼結炉を示す概略断面図である。
【００１６】
図１に示すように、脱水焼結炉１０は、円筒状の炉心管１１と、この炉心管１１の周囲に長手方向に複数段配設されたヒータ１２とを有している。
ヒータ１２は、均熱性を持たすために長物でなく、短いものを直列に配設しており、互いに隙間をあけて配置されている。
また、炉心管１１の上方には、支持装置１３が設けられており、この支持装置１３から吊り下げられたシード棒１４に、ガラスロッドの周りにガラス微粒子を堆積させた多孔質ガラス母材Ｇ１が接続される。そして、この支持装置１３のシード棒１４に接続された多孔質ガラス母材Ｇ１は、炉心管１１内に配置され、この炉心管１１内で脱水及び焼結される。
【００１７】
次に、上記の脱水焼結炉１０によって多孔質ガラス母材Ｇ１を脱水及び焼結して透明ガラス化し、光ファイバ用のガラス母材とする場合について説明する。
図１に示すように、まず、ＯＶＤ法あるいはＶＡＤ法によって形成した多孔質ガラス母材Ｇ１を、支持装置１３のシード棒１４に接続し、炉心管１１内に吊り下げて鉛直方向に支持する。
このとき、多孔質ガラス母材Ｇ１には、その下端部に予めおもり２１を取り付けておく。これにより、多孔質ガラス母材Ｇ１には、下向き荷重が作用して長手方向の引っ張り力が働く。
【００１８】
この状態で、炉心管１１内にヘリウムや塩素などのガスを充填するとともに減圧し、炉心管１１内に配設した多孔質ガラス母材Ｇ１をヒータ１２によって加熱する。このようにすると、多孔質ガラス母材Ｇ１が炉心管１１内で脱水されるとともに焼結されて、透明ガラス化が行われる。
【００１９】
多孔質ガラス母材Ｇ１が焼結されるときには、ガラス微粒子の堆積部分が収縮することにより、全体的に収縮力が生じる。
そこで、上記実施形態では、焼結による収縮過程において、多孔質ガラス母材Ｇ１の下端部におもり２１を取り付けることにより、母材軸方向の収縮に対抗する抗力を作用させる。
このおもり２１を多孔質ガラス母材Ｇ１の体積（断面積×長さ）、目標とする仕上がり外径によって所定の質量に調整することにより、多孔質ガラス母材Ｇ１は、自重による長手方向における収縮のばらつきが極力抑えられ、目標とする仕上がり外径のガラス母材を得ることができる。
【００２０】
また、多孔質ガラス母材Ｇ１が収縮する収縮過程を経た後、透明ガラス化のために加熱温度を上昇させて１５００℃以上の所定温度で所定時間経過したら、図２に示すように、透明ガラス化されたガラス母材Ｇ２の下端部からおもり２１を取り外して、おもり２１による荷重の作用を解除する。または、おもり２１の質量を小さくして荷重を減少させる。これにより、透明化していく際に軟化したガラス母材Ｇ２がおもり２１によって不要に引き伸ばされることを防止できる。
【００２１】
このように、上記実施形態に係るガラス母材の製造方法によれば、この多孔質ガラス母材Ｇ１の下端部におもり２１を取り付けることにより、多孔質ガラス母材Ｇ１の収縮過程において収縮に対して抗力を作用させるので、透明ガラス化されたガラス母材Ｇ２の外径を多孔質ガラス母材Ｇ１の長さや断面積によらず所望の値とすることができ、ガラス母材Ｇ２の高品質化を図ることができる。
【００２２】
図３は、おもり２１の質量とガラス母材Ｇ２の仕上がり外径との関係を示すデータである。図３に示すように、ガラス母材Ｇ２は、取り付けるおもり２１の質量が大きいほど仕上がり外径が小さくなる。
したがって、目標とするガラス母材Ｇ２の仕上がり外径が小さいほど、質量の大きいおもり２１を用いておもり２１によって作用させる抗力を増加させることにより、ガラス母材Ｇ２の外径を極めて容易に調整することができる。
【００２３】
図４に、多孔質ガラス母材Ｇ１の外径とおもり２１の質量により作用させる抗力の荷重との関係を示す。この図では、多孔質ガラス母材Ｇ１の質量Ｍまたは長さＬを一定にした場合の関係を示しており、その質量Ｍまたは長さＬが大きくなる（図中矢印で示す）と多孔質ガラス母材Ｇ１の外径が同じであっても抗力の荷重を大きくすることを示している。なお、図４で示した関数は、抗力の荷重をＦ、多孔質ガラス母材Ｇ１の収縮力係数をＡ、多孔質ガラス母材Ｇ１の密度をρ、多孔質ガラス母材Ｇ１の外径（直径）をＤ、多孔質ガラス母材Ｇ１の長さをＬと置くと、Ｆ＝（Ａ−ρ）（π／４）Ｄ２・Ｌと表される。
【００２４】
図３及び図４に示す関係から、焼結による収縮過程において多孔質ガラス母材Ｇ１に作用させる抗力は、製造するガラス母材Ｇ２の仕上がり外径に応じて決定することができる。
このことから、目標とするガラス母材Ｇ２の仕上がり外径を一定とする場合には、図４に示すように、多孔質ガラス母材Ｇ１の体積が大きいほど、質量の大きいおもり２１を取り付けて抗力を増加させるのが好ましい。
【００２５】
図５に、多孔質ガラス母材Ｇ１の長さとガラス母材Ｇ２の仕上がり外径との関係を示す。なお、ここでは多孔質ガラス母材Ｇ１の外径は、それぞれ同等のものとしている。図５に示すように、おもり２１による抗力を作用させないで焼結すると、多孔質ガラス母材Ｇ１の長さの違いによる質量の違いにより、ガラス母材Ｇ２の仕上がり外径が変動してしまう（図５中○印にて示す）。
これに対して、多孔質ガラス母材Ｇ１の長さが短いほど大きい質量（Ａｋｇ＞Ｂｋｇ＞Ｃｋｇ）のおもり２１を取り付けて抗力を増加させることにより、多孔質ガラス母材Ｇ１の長さによらずに、ガラス母材Ｇ２の仕上がり外径を均一にすることができる（図５中×印にて示す）。
【００２６】
また、多孔質ガラス母材Ｇ１の外径が大きいほど、ガラス母材Ｇ２の仕上がり外径が大きくなるため、大きい質量のおもり２１を取り付けて抗力を増加させることで、ガラス母材Ｇ２の仕上がり外径を均一にすることができる。
【００２７】
また、多孔質ガラス母材Ｇ１に抗力を作用させるために取り付けるおもり２１としては、酸化珪素（ＳｉＯ２、ＳｉＯ）あるいはシリコンカーバイト（ＳｉＣ）から形成されたものを用いるのが好ましく、酸化珪素あるいはシリコンカーバイトからなるおもり２１を用いることにより、炉心管１１内における脱水及び焼結時に、おもり２１の成分によるガラス母材Ｇ２に対する品質への悪影響をなくすことができ、このガラス母材Ｇ２から線引きして製造される光ファイバの品質向上を図ることができる。
【００２８】
なお、図６に示すように、おもり２１は、炉心管１１の外部に配置しても良い。そして、このようにおもり２１を炉心管１１の外部に配置すれば、おもり２１の材質を選択できる自由度が増す。また、多孔質ガラス母材Ｇ１に対するおもり２１の着脱の容易化を図ることができ、焼結による収縮過程における抗力の調整を容易に行うことができる。
【００２９】
また、上記実施形態では、多孔質ガラス母材Ｇ１の下端部におもり２１を取り付けることにより、焼結時における収縮に対する抗力を作用させたが、この抗力を作用させる手段としては、おもり２１を取り付けるものに限定されない。
【００３０】
図７に、多孔質ガラス母材Ｇ１の下端部を炉心管１１の底部に固定した状態で支持した形態を示す。
そして、この場合も、多孔質ガラス母材Ｇ１を焼結する際に、多孔質ガラス母材Ｇ１の収縮に対する抗力を作用させることができ、焼結による収縮過程の途中に支持装置１３を上昇させて多孔質ガラス母材Ｇ１に引き上げ力を作用させて収縮に対する抗力を調整することにより、極めて容易にガラス母材Ｇ２の仕上がり外径を調整することができる。なお、図７では多孔質ガラス母材Ｇ１の下端部を炉心管１１の底部に固定した状態を示しているが、多孔質ガラス母材Ｇ１の下端部を固定する形態としては、炉心管１１の外部で固定するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】多孔質ガラス母材を脱水及び焼結して透明ガラス化する脱水焼結炉を示す概略断面図である。
【図２】多孔質ガラス母材を脱水及び焼結して透明ガラス化する工程を示す概略断面図である。
【図３】おもりの重量とガラス母材の仕上がり外径との関係を示すグラフ図である。
【図４】多孔質ガラス母材の外径とおもりにより作用させる抗力の荷重との関係を示すグラフ図である。
【図５】多孔質ガラス母材の長さとガラス母材の仕上がり外径との関係を示すグラフ図である。
【図６】本実施形態の変形例を示す脱水焼結炉の概略断面図である。
【図７】本実施形態の変形例を示す脱水焼結炉の概略断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  脱水焼結炉
１１  炉心管
１２  ヒータ
１３  支持装置
２１  おもり
Ｇ１  多孔質ガラス母材
Ｇ２  ガラス母材
【図１】
2007070168.tif 000003
【図２】
2007070168.tif 000004
【図３】
2007070168.tif 000005
【図４】
2007070168.tif 000006
【図５】
2007070168.tif 000007
【図６】
2007070168.tif 000008
【図７】
2007070168.tif 000009