(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端にダミーロッドが接合されるガラス母材において、
母材有効部と、前記母材有効部の両端部に設けられた母材非有効部とを有し、前記母材有効部および前記母材非有効部は、全体的に透明ガラス化されており、前記母材非有効部の最大外径が前記母材有効部の外径よりも太いことを特徴とするガラス母材。
【請求項２】
前記母材非有効部の最大外径は、前記母材有効部の外径よりも５ｍｍ以上太いことを特徴とする請求項１記載のガラス母材。
【請求項３】
前記母材有効部の外径よりも５ｍｍ以上太径となる部分の長さは、前記母材有効部の長さの２〜１０％であることを特徴とする請求項２記載のガラス母材。
【請求項４】
前記母材非有効部は、前記母材有効部の両端部にそれぞれ設けられており、前記各母材非有効部のいずれか一方の最大外径が前記母材有効部の外径よりも太いことを特徴とする請求項１記載のガラス母材。
【請求項５】
ガラス微粒子を堆積してガラス微粒子堆積体を形成する際、または前記ガラス微粒子堆積体を透明ガラス化する際に、前記母材非有効部に対応する部分の最大外径が前記母材有効部に対応する部分の外径よりも太くなるように形成したことを特徴とする請求項１記載のガラス母材。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項記載のガラス母材の両端にダミーロッドを接合し、その状態で前記ガラス母材を加熱して延伸することを特徴とするガラス母材の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ等の製造に用いられるガラス母材およびそのガラス母材を加熱溶融して延伸するガラス母材の加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来において光ファイバ用ガラス母材を延伸する方法としては、特開２０００−２３３９３８号公報、及び特開２０００−１６９１７１号公報に記載されたものが知られている。これらの公報には、光ファイバ用ガラス母材の両端にダミーロッドを取り付け、ガラス母材の延伸させる部分（以下、母材有効部とする）を加熱し、その状態でダミーロッドを掴んで引っ張ることで母材有効部の径を所望の径に延伸する方法が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては、以下の問題点が存在する。即ち、添加剤（ドーパント）が添加された石英ガラス母材を延伸する場合、高温で長時間加熱されることにより、ガラス母材の上側に熱が伝わるため、母材有効部の延伸途中で、ガラス母材の延伸終了端の細径部分が軟化して引き伸びてしまうことがある。このような引き伸びが発生すると、母材有効部の延伸径が太径化し、目標からはずれるばかりでなく、最悪の場合にはガラス母材が引きちぎれてしまう虞れがあるため、母材有効部の延伸を停止せざるを得なくなる。この場合には、母材有効部の外径が所望径に対して大きくずれてしまい、製品として使用できなくなる。
【０００４】
本発明の目的は、母材有効部を所望径に安定して延伸することができるガラス母材およびその加工方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、両端にダミーロッドが接合されるガラス母材において、母材有効部と、母材有効部の両端部に設けられた母材非有効部とを有し、母材有効部および母材非有効部は、全体的に透明ガラス化されており、母材非有効部の最大外径が母材有効部の外径よりも太いことを特徴とするものである。
【０００６】
このようなガラス母材を延伸する場合は、例えば、ガラス母材の両端にダミーロッドを接合し、母材有効部の外径よりも太い最大外径を有する母材非有効部が母材有効部に対して上側（延伸終了端側）となるようにガラス母材を支持し、その状態で母材有効部を下側から加熱溶融して延伸する。このとき、延伸終了端側の母材非有効部の最大外径は母材有効部の外径に比して太いため、延伸終了端側の母材非有効部は軟化しにくくなっている。このため、母材有効部が高温で熱せられても、延伸終了端側の母材非有効部が容易に引き伸びることは無い。従って、延伸終了端側の母材非有効部の細径化が抑えられるため、母材有効部を所望径に安定して延伸することができる。また、延伸終了端側の端部にガラス微粒子断熱層を有するガラス母材では、母材有効部の延伸終了端側部分を加熱する際に、ガラス微粒子断熱層の内部に残留する気体が発砲し、ガラス微粒子が飛散することがある。これに対し、本発明では、母材有効部および母材非有効部を全体的に透明ガラス化することにより、母材有効部の延伸終了端側部分を加熱する際に、ガラス微粒子が飛散することはない。
【０００７】
母材非有効部の最大外径は、母材有効部の外径よりも５ｍｍ以上太いことが好ましい。これにより、延伸終了端側の母材非有効部が更に軟化しにくくなるため、延伸終了端側の母材非有効部の引き伸びをより確実に抑えることができる。
【０００８】
この場合、好ましくは、母材有効部の外径よりも５ｍｍ以上太径となる部分の長さは、母材有効部の長さの２〜１０％である。これにより、母材非有効部の太径化の効果が確実に発揮されると共に、母材有効部の長さに対する母材非有効部の長さの割合が小さいため、コストの面で有利となる。
【０００９】
また、母材非有効部は、母材有効部の両端部にそれぞれ設けられており、各母材非有効部のいずれか一方の最大外径が母材有効部の外径よりも太くすることが好ましい。
【００１０】
また好ましくは、ガラス微粒子を堆積してガラス微粒子堆積体を形成する際、またはガラス微粒子堆積体を透明ガラス化する際に、母材非有効部に対応する部分の最大外径が母材有効部に対応する部分の外径よりも太くなるように形成する。これにより、母材非有効部の最大外径を母材有効部の外径よりも太くする処理が容易に行える。
【００１１】
本発明のガラス母材の加工方法は、上記のガラス母材の両端にダミーロッドを接合し、その状態でガラス母材を加熱して延伸することを特徴とするものである。
【００１２】
このようなガラス母材の加工方法において、延伸終了端側の母材非有効部の最大外径は母材有効部の外径に比して太くなるため、延伸終了端側の母材非有効部は軟化しにくくなっている。このため、母材有効部が高温で熱せられても、延伸終了端側の母材非有効部が容易に引き伸びることは無い。従って、延伸終了端側の母材非有効部の細径化が抑えられるため、母材有効部を所望径に安定して延伸することができる。また、母材有効部および母材非有効部を全体的に透明ガラス化することにより、母材有効部の延伸終了端側部分を加熱する際に、ガラス微粒子断熱層を設けた場合のようにガラス微粒子が飛散するという問題が生じることはない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るガラス母材およびガラス母材の加工方法の好適な実施形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係るガラス母材の一実施形態を示す図である。同図において、本実施形態のガラス母材１は、光ファイバ用の石英ガラス母材であり、コア／クラッド、またはコアのみで構成されている。
【００１５】
ガラス母材１は、円柱状に形成された母材有効部２と、母材有効部２の両端に設けられた母材非有効部３ａ，３ｂとからなっている。この母材有効部２及び母材非有効部３ａ，３ｂは、全体的に透明ガラス化されている。
【００１６】
母材非有効部３ａは、例えば略球面状を有しており、母材非有効部３ａの中央部の外径（最大外径）が母材有効部２の外径よりも大きくなっている。母材非有効部３ｂは、略円錐形状を有し、基端側から先端側に向かって径が小さくなっている。ここで、母材非有効部３ａは、ガラス母材１の延伸時に延伸終了端側となる部位であり、母材非有効部３ｂは、ガラス母材１の延伸時に延伸開始端側となる部位である（図２参照）。
【００１７】
また、ガラス母材１には、屈折率を変化させるための添加剤が全体的に含まれる場合もある。このような添加剤としては、所望の光ファイバ伝送特性を達成するのに必要な屈折率プロファイルを得るべく、Ｇｅ，Ｆ，Ｂ，Ｐ，Ｃｌ等が用いられる。
【００１８】
このようなガラス母材１は、石英棒（コアロッド）の両端にダミーロッドを接合した状態で、ＶＡＤ法やＯＶＤ法等によってコアロッドにガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子堆積体を形成し、その後ガラス微粒子堆積体を透明ガラス化することで形成される。そして、この製造工程において、母材非有効部３ａに対応する部分の最大外径を、母材有効部２に対応する部分の外径よりも太くなるようにする。
【００１９】
具体的には、例えばＶＡＤ法において、少なくともＳｉＣｌ4が含まれた原料ガスを酸水素火炎中でガラス微粒子化し、バーナーでコアロッドに吹き付ける際に、母材非有効部３ａに対応する部位において水素ガスの流量を増やして、長手方向に対する成長速度を下げたり、原料ガスの流量及び水素の流量をともに増やすようにする。また、ガラス微粒子堆積体を透明ガラス化するための加熱炉において、母材有効部２に対応する部位を意図的に軟化させて、引き伸ばすようにしてもよい。これにより、母材非有効部３ａの最大外径が母材有効部２の外径よりも大きいガラス母材を簡単に生成することができる。
【００２０】
このように母材非有効部３ａの最大外径を母材有効部２の外径よりも太くすることにより、母材非有効部３ａの熱容量が母材有効部２の熱容量よりも上がるため、母材非有効部３ａは母材有効部２に比べて軟化しにくくなり、かつ、太径化により引張り応力も減少し、引き伸びにくくなる。
【００２１】
また、母材非有効部３ａをより軟化しにくくするには、母材非有効部３ａの最大外径を、母材有効部２の外径よりも５ｍｍ以上大きくすることが好ましい。このとき、５ｍｍ以上太径化している部分の長さ（ガラス母材１の長手方向の長さ）Ｐは、母材有効部２の長さＱの２〜１０％であるのが好ましい。これにより、母材非有効部３ａの太径化の効果を十分に発揮させることができると共に、母材有効部２の長さに対する母材非有効部３ａの長さの割合が小さくなることから、コストの面で有利となる。
【００２２】
なお、このようなガラス母材１において、図１ではダミーロッドを省略している。
【００２３】
次に、上記のガラス母材１を所望径に延伸加工する方法について詳細に説明する。
【００２４】
図２は、ガラス母材１を延伸加工する延伸装置の一例を示す図である。同図において、延伸装置１０は、炉体１１を有している。この炉体１１内には、ガラス母材１を熱処理するための炉心管１２と、炉心管１２の外周に配置され、ガラス母材１を加熱するヒータ１３と、ヒータ１３の外側に配置され、ヒータ１３からの熱放出を防止するためのヒートシールド１４とが収納されている。また、炉体１１の上部には煙突１５が設けられている。この煙突１５の上方には、ガラス母材１の一端にダミーロッド１６ａを介して取り付けられる支持棒１７ａを把持して固定するチャック１８と、このチャック１８を上下方向に移動させる昇降装置１９とが配置されている。炉体１１の下方には、ガラス母材１の他端にダミーロッド１６ｂを介して取り付けられる支持棒１７ｂを把持して固定するチャック２０と、このチャック２０を上下方向に移動させる昇降装置２１とが配置されている。更に、炉体１１と昇降装置２１との間には、延伸終了後にガラス母材１の母材有効部２を把持するチャック２２と、このチャック２２を上下方向に移動させる昇降装置２３とが配置されている。また、延伸装置１０は、炉心管１２内の表面温度を測定するための放射温度計２４を有している。
【００２５】
以上のような延伸装置１０を用いてガラス母材１を延伸する場合、まずガラス母材１の母材非有効部３ａ，３ｂの両端に、石英ガラス製のダミーロッド１６ａ，１６ｂを溶着して接合し、出発ガラスロッドを製作する。次に、ダミーロッド１６ａ，１６ｂの両端に支持棒１７ａ，１７ｂを取り付ける。この状態で出発ガラスロッドを炉体１１の炉心管１２の中に挿入する。その際、母材有効部２の外径よりも太い最大外径を有する母材非有効部３ａが母材有効部２に対して上側（延伸終了端側）になるように、出発ガラスロッドを配置する。次いで、支持棒１７ａ，１７ｂをチャック１８，２０で把持することで、ガラス母材１を支持する。そして、ヒータ１３を作動させ、炉心管１２内の昇温を開始し、延伸可能な温度となった時点で、その温度を維持してガラス母材２の延伸を開始する。このときの炉心管１２の内面温度は、１４００℃〜２０００℃に維持するのが好ましい。
【００２６】
ガラス母材１の延伸は、昇降装置１９，２１によって、チャック１８，２０を下方に移動させることにより行う。このとき、チャック１８の送り速度は、チャック２０の送り速度に比べ遅くなるように設定する。これにより、チャック１８によってガラス母材１を炉心管１２に送り込むと共に、チャック２０によってガラス母材１を引っ張って延伸することができる。
【００２７】
延伸中は、引き伸びているガラス母材１の一部または複数の箇所でガラス母材１の外径を測定し、その外径の値が一定になるようにチャック１８，２０の送り速度を調整する。また、炉心管１２内の温度を調整することにより、ガラス母材１の外径を一定に保つようにすることもできる。また、複数本の同形状のガラス母材１を延伸し、その結果から最適なチャックの送り速度を算出し、その送り速度を用いて延伸を行ってもよく、この場合にはガラス母材１の外径の制御を行わなくても、ガラス母材１の外径に安定させることができる。
【００２８】
延伸が終了した後は、チャック１８を固定させた状態で、チャック２２によって母材有効部２を掴み、チャック２０と連動させてガラス母材１を引っ張って引きちぎる。
【００２９】
このような石英系ガラス母材１の延伸において、上側（延伸終了端側）の母材非有効部３ａの最大外径は、母材有効部２の外径よりも太いため、母材非有効部３ａの軟化が生じにくい。このため、延伸時に母材有効部２が高温で長時間にわたって加熱された場合に、母材非有効部３ａの引き伸びは発生しにくくなる。従って、引き伸びによる母材非有効部３ａの細径化が抑えられるため、母材有効部２の延伸外径を安定化させることができる。
【００３０】
また、ガラス母材１は全体的に透明ガラス化されているので、ガラス母材における延伸終了端側の端部にガラス微粒子断熱層が形成されている場合と異なり、ガラス母材１の延伸時にガラス微粒子の飛散が生じることはない。
【００３１】
次に、図２に示す延伸装置を用いて、ガラス母材の延伸加工を行った実施例について説明する。
【００３２】
実施例１
母材有効部（全体長さ２５０ｍｍ）の外径が３５ｍｍであり、延伸終了端側（上側）の母材非有効部（全体長さ２０ｍｍ）の平均外径が４５ｍｍ（外径が４０ｍｍ以上の部分の長さ１０ｍｍ）であるガラス母材を用意し、このガラス母材を上述した方法により延伸した。このとき、炉心管１２内の表面温度を１６００℃に保って延伸を行った。また、チャック１８の送り速度を毎分３〜４ｍｍ、チャック２０の送り速度を毎分４０〜６０ｍｍとなるように調整した。また、延伸中は延伸開始端側（下側）の母材非有効部の所定部分の外径を測定し、その値が１３ｍｍになるように制御し、最終的な目標延伸径が１１．５ｍｍとなるようにした。
【００３３】
以上のようにして延伸を行った結果、延伸終了端側の母材非有効部の引き伸びはほとんど見られなかった。また、最終的に得られたガラス母材の外径を長手方向に測定したところ、全長で１１．５ｍｍ±１ｍｍであり、非常に良好であった。
【００３４】
実施例２
母材有効部（全体長さ２５０ｍｍ）の外径が３５ｍｍであり、延伸終了端側の母材非有効部（全体長さが２０ｍｍ）の平均外径が４１ｍｍ（外径が４０ｍｍ以上の部分の長さ４ｍｍ）であるガラス母材を使用し、実施例１と同様の方法により延伸を行った。延伸中は延伸開始端側の母材非有効部の所定部分の外径を測定し、その値が１３ｍｍになるように制御し、最終的な目標延伸径が１１．５ｍｍになるようにした。
【００３５】
以上のようにして延伸を行った結果、延伸終了端側の母材非有効部の引き伸びは少なかった。また、最終的に得られたガラス母材の外径を長手方向に測定したところ、全長で１２．０ｍｍ±１．５ｍｍであった。
【００３６】
比較例
母材有効部（全体長さ２５０ｍｍ）の外径が３５ｍｍで、延伸終了端側の母材非有効部（全体長さ２０ｍｍ）の最大外径も３５ｍｍであるガラス母材を使用し、実施例１と同様にして延伸を行った。このとき、ガラス母材の中心付近を延伸し始めた頃から、ガラス母材の細径化が停止し始め、それと同時に延伸終了端側の母材非有効部が引き伸び始めた。また、最終的に得られたガラス母材の外径を長手方向に測定したところ、全長で１３．０ｍｍ±２．５ｍｍであった。
【００３７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態のガラス母材では、一方の母材非有効部の最大外径を母材有効部の外径より太くしたが、両方の母材非有効部の最大外径を母材有効部の外径より太くしてもよい。
【００３８】
また、上記実施形態のガラス母材の加工方法では、炉体に挿入されるガラス母材の両端に溶着接続されたダミーロッドに支持棒を各々取り付けたが、いずれか一方のダミーロッドのみに支持棒を取り付けてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、母材有効部の端部に設けられた母材非有効部の最大外径を、母材有効部の外径よりも太くしたので、母材有効部を所望径に安定して延伸することができる。また、母材有効部および母材非有効部を全体的に透明ガラス化したので、ガラス母材の延伸時にガラス微粒子が飛散することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガラス母材の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明に係るガラス母材の加工方法を実施するための延伸装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…ガラス母材、２…母材有効部、３ａ，３ｂ…母材非有効部、１０…延伸装置、１６ａ，１６ｂ…ダミーロッド。
【図１】
0003758596.tif 000002
【図２】
0003758596.tif 000003