(57)【要約】【課題】クラックの発生を極力抑えつつ、迅速にガラス母材を火炎研磨して製造コストを低減する。【解決手段】ガラス微粒子堆積体を焼結して透明ガラス化したガラス母材４の長手方向に沿ってバーナ６の火炎を相対移動させながらガラス母材４の外周面を加熱することにより、ガラス母材４の外周面を火炎研磨する。ガラス母材４における未焼結部分を含む脆弱部Ａで低速の火炎の相対移動速度Ｖａとし、脆弱部Ａ以外の正常部Ｂで高速の火炎の相対移動速度Ｖｂとする。脆弱部Ａでの火炎の相対移動速度Ｖａに対する正常部Ｂでの火炎の相対移動速度Ｖｂの比率の範囲を１．２〜５とする。【選択図】図２
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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焼結して透明ガラス化したガラス母材の長手方向に沿って火炎を相対移動させながら前記ガラス母材の外周面を加熱することにより、前記外周面が火炎研磨されたガラス母材を製造する製造方法であって、
前記火炎の相対移動速度を、前記ガラス母材における未焼結部分を含む脆弱部より、前記脆弱部以外の正常部を高速とすることを特徴とするガラス母材の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のガラス母材の製造方法であって、
前記脆弱部の火炎の相対移動速度に対する前記正常部の火炎の相対移動速度の比率の範囲を１．２〜５とすることを特徴とするガラス母材の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のガラス母材の製造方法であって、
前記火炎の相対移動速度を、前記脆弱部と前記正常部との間で連続的に変化させることを特徴とするガラス母材の製造方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載のガラス母材の製造方法であって、
前記火炎の相対移動速度を、前記脆弱部と前記正常部との間で段階的に変化させることを特徴とする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、光ファイバ等の母材となるガラス母材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを得るための光ファイバ母材は、出発棒にガラス微粒子（これをススと呼ぶ）を堆積させてガラス微粒子堆積体を形成し、これを脱水及び焼結させて透明ガラス化することにより得られる。
このようにして得られたガラス母材の表面は数μｍ程度の凹凸が存在したり、塵などが付着していることがあるため、このガラス母材に対して、その長手方向に沿ってバーナによって火炎を吹き付けることにより、外周面を火炎研磨して平滑で清浄な表面を得ることが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２４７７３５号公報
【特許文献２】特開平８−３１０８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の火炎研磨を行う際、ガラス母材とバーナとの相対速度を大きくすれば、火炎研磨にかかる時間を短縮して製造コストの低減を図ることができるが、この場合、ガラス母材の表面の温度が急上昇することにより、火炎研磨終了後に、端部における未焼結部分を含む脆弱な部分でクラックが発生するおそれがあった。
【０００５】
本発明は、クラックの発生を極力抑えつつ、極めて迅速にガラス母材を火炎研磨して製造コストを低減する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】
【０００６】
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、ガラス微粒子堆積体を焼結して透明ガラス化したガラス母材の長手方向に沿って火炎を相対移動させながら前記ガラス母材の外周面を加熱することにより、前記外周面が火炎研磨されたガラス母材を製造する製造方法であって、前記火炎の相対移動速度を、前記ガラス母材における未焼結部分を含む脆弱部より、前記脆弱部以外の正常部を高速とすることを特徴とする。
【０００７】
また、前記脆弱部の火炎の相対移動速度に対する前記正常部の火炎の相対移動速度の比率の範囲を１．２〜５とすることが好ましい。
さらに、前記火炎の相対移動速度を、前記脆弱部と前記正常部との間で連続的、もしくは段階的に変化させることが望ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のガラス母材の製造方法によれば、火炎研磨によるクラックの発生を極力抑えつつ、迅速にガラス母材を火炎研磨して製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係るガラス母材の製造方法の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明のガラス母材の製造方法が適用可能な製造装置の概略構成図である。
図１に示す製造装置１１は、鉛直に立設された支柱１を備えており、この支柱１の上端近傍には、側方へ延在する支持フレーム２が設けられている。この支持フレーム２は、昇降機構（図示省略）によって支柱１に沿って昇降可能とされている。
【００１０】
この支持フレーム２には、把持具３が設けられており、この把持具３は、ガラス母材４の出発ロッド５を把持し、ガラス母材４を吊り下げるとともに、この吊り下げたガラス母材４をその中心軸回りに回転させる。
支柱１には、その中間部に、バーナ６が設けられており、このバーナ６は、把持具３によって吊り下げられたガラス母材４へ向けて配置されている。
【００１１】
このバーナ６は、酸素（Ｏ２）及び水素（Ｈ２）が供給されて、酸水素火炎を発生させるものであり、このバーナ６によって発生した酸水素火炎によりガラス母材４が加熱される。
そして、上記構造の製造装置１１は、制御装置（図示省略）によって昇降機構、把持具３及びバーナ６が制御される。
なお、酸水素火炎を発生させるバーナ６以外の熱源（例えばプラズマバーナ等）を使用することもできる。
【００１２】
次に、上記製造装置１１によって、ガラス母材４を火炎研磨する方法について説明する。
ＶＡＤ法あるいはＯＶＤ法などにより形成したガラス微粒子堆積体を、加熱炉で焼結して透明ガラス化した後、そのガラス母材４の出発ロッド５を把持具３に把持させて吊り下げる。
このとき、支持フレーム２を上方に配置することにより、バーナ６がガラス母材４の下方側に配置された状態とする。
【００１３】
この状態で、バーナ６へ酸素及び水素を供給して酸水素火炎を生じさせるとともに、把持具３によってガラス母材４を軸回りに回転させながら、支持フレーム２を下降させる。
これにより、ガラス母材４の外周面には、長手方向に沿ってバーナ６の酸水素火炎が当てられて、ガラス母材４の外周面が酸水素火炎によって火炎研磨されて平滑かつ清浄な表面とされる。
【００１４】
ここで、上記の火炎研磨を行う際、ガラス母材とバーナの火炎との相対移動速度を速くすれば、火炎研磨にかかる時間を短縮して製造コストの低減を図ることができる。
ところが、ガラス母材４は、そのテーパ形状となった端部では、焼結工程中、残留したガスにより焼結が不十分となる脆弱部分が存在する場合がある。
したがって、前述のように、火炎の相対移動速度を速くすると、ガラス母材４の表面における温度が急上昇することにより、火炎研磨終了後に、端部における未焼結部分を含む脆弱部でクラックが発生するおそれがある。
【００１５】
このため、制御装置は、火炎研磨後におけるクラックの発生を抑えつつ火炎研磨時間を短縮すべく、支持フレーム２の下降速度を制御することにより、ガラス母材４に対する火炎の相対移動速度を途中で変更する。
つまり、図２に示すように、未焼結部分を含むガラス母材４の端部の脆弱部Ａにおける火炎の相対移動速度Ｖａを比較的に低速とし、脆弱部Ａ以外の正常部Ｂにおける火炎の相対移動速度Ｖｂを比較的に高速とする。すなわち、脆弱部Ａの火炎の相対移動速度Ｖａに対して、正常部Ｂの火炎の相対移動速度Ｖｂを高速とする。
【００１６】
なお、脆弱部Ａでの火炎の相対移動速度Ｖａは、火炎研磨後で未焼結部分がクラックを生じることがない速度以下の速度であり、また、正常部Ｂでの火炎の相対移動速度Ｖｂは、火炎研磨が十分に行える最高の速度以下の速度である。
そして、このように、正常部Ｂにおける火炎の相対移動速度を脆弱部Ａよりも速くすることにより、火炎研磨後におけるクラックの発生を抑えつつ、火炎研磨に要する時間を大幅に短縮させることができる。これにより、ガスの消費量の低減及び生産性の向上を図ることができ、良好な品質を確保しつつガラス母材４の製造における低コスト化を図ることができる。
【００１７】
例えば、正常部Ｂの直径１２０ｍｍのガラス母材４に対して、バーナ６への酸素の供給量を１２０Ｌ／分、水素の供給量を４００Ｌ／分として火炎研磨を行う場合は、脆弱部Ａにおける火炎の相対移動速度Ｖａを低速の１０ｍｍ／分とし、脆弱部Ａ以外の正常部Ｂにおける火炎の相対移動速度Ｖｂを高速の２５ｍｍ／分とするのが好ましい。
このようにすると、火炎研磨後におけるクラックの発生率を０．５％以下に抑えつつ、火炎研磨に要する時間を大幅に低減することができる。
【００１８】
これに対して、バーナ６へのガスの供給量を上記と同様にし、１０ｍｍ／分である低速の火炎の相対移動速度Ｖａで直径１２０ｍｍのガラス母材４の全長にわたって火炎研磨した場合、火炎研磨後におけるクラックの発生率は０．５％以下に抑えることができるものの、火炎研磨に長時間を要してしまい、ガスの消費量が嵩むとともに、良好な生産性が望めない。
また、バーナ６へのガスの供給量を上記と同様にし、２５ｍｍ／分である高速の火炎の相対移動速度Ｖｂで直径１２０ｍｍのガラス母材４の全長にわたって火炎研磨した場合、火炎研磨に要する時間を短縮することができるものの、火炎研磨後におけるクラックの発生率が１５．０％と増加してしまい、生産効率が大幅に低下してしまう。
【００１９】
図３は、テーパ形状となった端部（脆弱部Ａ）の火炎の相対移動速度Ｖａに対する、火炎研磨後におけるガラス母材４のクラックの発生頻度を示すものである。
図３に示すように、脆弱部Ａでの火炎の相対移動速度Ｖａが５ｍｍ／分であるとクラックの発生頻度は０．４％であり、脆弱部Ａでの火炎の相対移動速度Ｖａが１０ｍｍ／分であるとクラックの発生頻度は０．５％であり、脆弱部Ａでの火炎の相対移動速度Ｖａが１５ｍｍ／分であるとクラックの発生頻度は３％である。したがって、脆弱部Ａでのクラックの発生頻度が低く抑えるためには、脆弱部Ａでの火炎の相対移動速度Ｖａを１０ｍｍ／分以下とすることが好ましい。但し、脆弱部Ａでの火炎の相対移動速度Ｖａを下げすぎると、加熱しすぎて火炎研磨が良好に行われなくなり、また、作業時間も増加する。そのため、脆弱部Ａでの火炎の相対移動速度Ｖａを１０ｍｍ／分以下であって１０ｍｍ／分に近い速度とすることが好ましい。
【００２０】
そして、正常部Ｂでの火炎の相対移動速度Ｖｂを脆弱部Ａでの火炎の相対移動速度Ｖａより１．２倍以上とすることで、火炎研磨時間を効果的に短縮することができる。また、クラックの発生頻度を考えると、正常部Ｂでの火炎の相対移動速度Ｖｂは５０ｍｍ／分以下とする必要があり、脆弱部Ａでの火炎の相対移動速度Ｖａを１０ｍｍ／分程度にすることを考えると、正常部Ｂでの火炎の相対移動速度Ｖｂを脆弱部Ａでの火炎の相対移動速度Ｖａより５．０倍以下とすることが好ましい。
【００２１】
また、火炎の相対移動速度Ｖａ，Ｖｂの間では、速度差が大きくなるため、図４に示すように、連続的に緩やかに速度を変化させることが好ましい。もしくは、図５に示すように、段階的に徐々に速度を変化させることが好ましい。このようにすれば、ガラス母材４への加熱の変化による影響を極力抑えることができ、ガラス母材４の品質を高めることができる。
【００２２】
なお、上記実施形態では、ガラス母材４の上端付近の未焼結部分を含む部分を脆弱部Ａとし、この脆弱部Ａの下方側を正常部Ｂとして火炎の相対移動速度を変更したが、ガラス母材４の下端付近でも、未焼結部分が存在する場合がある。この場合は、ガラス母材４の下端部分の未焼結部分を含む範囲も脆弱部Ａとし、この上下端部分での脆弱部Ａで低速の火炎の相対移動速度Ｖａとし、その間の正常部Ｂで高速の火炎の相対移動速度Ｖｂとするように、ガラス母材４の長手方向において、火炎の相対移動速度を３つの領域でそれぞれ変更することがより好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ガラス母材に火炎研磨処理を施す製造装置を示す概略構成図である。
【図２】ガラス母材の脆弱部及び正常部を示す側面図である。
【図３】火炎の相対移動速度に対する火炎研磨後におけるガラス母材のクラックの発生頻度を示すグラフ図である。
【図４】ガラス母材の長手方向に対する火炎の相対移動速度の変化の例を示すグラフ図である。
【図５】ガラス母材の長手方向に対する火炎の相対移動速度の変化の例を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００２４】
４  ガラス母材
６  バーナ
１１  製造装置
Ａ  脆弱部
Ｂ  正常部
Ｖａ，Ｖｂ  火炎の相対移動速度
【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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