(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質ガラス体を上からつり下げて、加熱炉の炉心管中に下方にトラバースさせることにより、加熱炉のヒーターにより加熱される領域内に、該多孔質ガラス体の下端から上端へと順次通過させて加熱処理する方法において、多孔質ガラス体長さが炉心管との関係で長くてトラバースの始点で該多孔質ガラス体の下端が上記加熱領域に入り込んでしまうようにしか該多孔質ガラス体をつり下げられない場合にそのように下端が加熱領域に入り込んだ状態で多孔質ガラス体を保持した上で、ヒーターにより加熱領域の温度を上昇させ、該温度が該多孔質ガラス体の焼結温度に到達する以前の時点で下方へのトラバースを開始させることを特徴とするガラス母材の加熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、ＶＡＤ法や外付け法などで光ファイバ母材を製造する工程において、多孔質ガラス体を加熱することによりその焼結（透明ガラス化）処理の工程を行なうガラス母材の加熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＶＡＤ法や外付け法などで光ファイバ母材を製造するとき、バーナより酸水素火炎を生じさせてその中に四塩化珪素などのガラスの原料ガス及びドーパント材のガスを送り込み、加水分解反応及び熱酸化反応によってガラス微粒子（二酸化珪素）を生成させ、このガラス微粒子をターゲットに堆積させて円柱状の多孔質のガラス体を形成する。そして、この多孔質のガラス体を加熱することによって、透明ガラス化（焼結）処理する。あるいは、この焼結処理の工程で、ＯＨ基を除去（脱水）する工程も同時に行なうこともある。こうして透明なガラス体を作り、これを溶融して線引き紡糸することによって細い光ファイバを作る。
【０００３】
このガラス母材の加熱処理工程は、多孔質ガラス体をトラバース装置でつり下げ、加熱炉のヒーターで加熱された炉心管中を下方に移動（トラバース）させていくことにより、行なわれる。すなわち、加熱処理装置は、炉心管と、これを加熱するヒーターとを備える加熱炉と、この加熱炉の上方に配置されたトラバース装置とから構成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のガラス母材の加熱処理装置によると、大型（長尺）のガラス母材を加熱処理する場合、できあがった透明ガラス体の外径変動が大きいという問題がある。
【０００５】
この問題は、被処理ガラス母材である多孔質ガラス体が、光ファイバの製造コストの低減のために、近年、ますます大型化しつつあるという事情のもとで生じているものである。すなわち、加熱処理装置が予定している多孔質ガラス体のサイズをオーバーするような長いものをどうしても処理せざるを得ないため、多孔質ガラス体の先端がヒーターによって加熱される領域に最初から入り込んでいるような位置関係に、多孔質ガラス体を配置した状態で、ヒーターの加熱を行ない、焼結温度に到達したときに、下方へのトラバースを開始するというようにしている。そのため、最初から加熱領域に入れられた先端（下端）部分が、過度に熱せられてしまい、表面張力によって球体になろうとすることによって、図３に示すように、加熱処理後の透明ガラス体６の下端がふくらみ、直径が他の部分（上方の部分）よりも大きくなってしまう。
【０００６】
そして、外径が均一な部分でしか良好な光ファイバをつくれないため、このような外径変動があると、せっかく大型の多孔質ガラス体を作っても、有効に利用できる部分が少なくなって、製造コストの低減に寄与できないことになる。
【０００７】
もちろん、このような問題を避けるためには、長尺の多孔質ガラス体に合わせて加熱処理装置を大型化すればよいのであるが、そうすると加熱処理装置についてのコスト増加の問題が生じる。また、たとえ加熱処理装置を大型化したとしても、それが予定しているようなサイズをオーバーする多孔質ガラス体の処理をしなければならなくなったときは、ふたたび同じ問題に遭遇することになるのであるから、安易に加熱処理装置を大型化すればよいというものでもない。
【０００８】
この発明は、上記に鑑み、小型の加熱処理装置でも、長尺の多孔質ガラス体を、焼結後の透明ガラス体の外径変動を生じることなく、加熱処理することができるように改善した、ガラス母材の加熱処理方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明によれば、多孔質ガラス体を上からつり下げて、加熱炉の炉心管中に下方にトラバースさせることにより、加熱炉のヒーターにより加熱される領域内に、該多孔質ガラス体の下端から上端へと順次通過させて加熱処理する方法において、多孔質ガラス体長さが炉心管との関係で長くてトラバースの始点で該多孔質ガラス体の下端が上記加熱領域に入り込んでしまうようにしか該多孔質ガラス体をつり下げられない場合にそのように下端が加熱領域に入り込んだ状態で多孔質ガラス体を保持した上で、ヒーターにより加熱領域の温度を上昇させ、該温度が該多孔質ガラス体の焼結温度に到達する以前の時点で下方へのトラバースを開始させることが特徴となっている。
【００１０】
【作用】
ガラス母材の加熱処理装置が本来予定しているより長尺の多孔質ガラス体の場合、これをトラバース手段によってつり下げたとき、この多孔質ガラス体の下端部が最初からヒーター内に入り込んでしまう。そこで、この状態でヒーター温度を上昇させていって焼結温度に到達したときに下方へのトラバースを開始させるならば、その最初からヒーター内に入っていた下端部は過度に加熱を受け、その結果、外径変動が生じることになってしまうのであるが、焼結温度に到達する以前の時点でトラバースを開始させるようにしているので、この下端部にも、他の部分と同じように、適正な加熱量が加わるようになって、下端部での外径変動を抑えることができる。その結果、有効長の大きな透明ガラス体を得ることができるので、光ファイバの製造コストを下げることに寄与できる。
【００１１】
【実施例】
以下、この発明の好ましい一実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。図１に示すように、この発明の一実施例にかかるガラス母材の加熱処理装置は、加熱炉１と、トラバース装置７と、これらを制御するコントローラ８とからなる。加熱炉１はその中央部に石英ガラスの炉心管２を有しており、その周囲にヒーター３が設けられている。トラバース装置７は、出発部材４の下端に形成された多孔質ガラス体５を、出発部材４を上からつり下げることにより保持するものである。多孔質ガラス体５はトラバース装置７によってつり下げられた状態で、炉心管２の中を、回転させられながら、下方にトラバースさせられる。この炉心管２中には、焼結工程と同時に脱水工程をも行なうとき、炉心管２の下部より送り込まれたヘリウムと塩素ガスなどの脱水剤のプロセスガスが充満させられている。
【００１２】
こうしてヒーター３によって加熱された領域を上方から下方へと、多孔質ガラス体５が通過していくことによって、多孔質ガラス体５はその下端から上端に向かって熱せられていき、下端部分から上端に向かって徐々に透明ガラス化がなされる。つまり、多孔質ガラス体５が下方にトラバースさせられることにより、下端部分から透明ガラス体ができあがっていく。点線は、この加熱処理工程が終わりに近づいた状態での多孔質ガラス体５を示しており、その下端に透明ガラス体６が形成されている。嵩密度の低い多孔質ガラス体５が焼結されて透明ガラス体６となるため、透明ガラス体６の外径は多孔質ガラス体５の外径よりも小さいものとなる。
【００１３】
このようにして加熱処理を行なっていく場合、多孔質ガラス体５が長いものであると、図１に示すように、多孔質ガラス体５は、その下端が最初からヒーター３により加熱される領域内に入った状態となっている。そのため、仮に従来と同様に、この状態でヒーター３の温度を図２に示すように上昇させていって、焼結温度（たとえば１５００℃）に達したとき（たとえば５０分）に図２の点線のように下方へのトラバースを開始させるならば、下端部分が過度に熱せられ、図３のように膨らんだ部分ができてしまう。
【００１４】
これを避けるためには、上でも述べたが、トラバース装置７の位置をさらに上方とするとともに炉心管２も長いものとし、多孔質ガラス体５が長いものであってもその下端がヒーター３より十分に離れて上方に位置するようにし、この状態で温度を上昇させていき、焼結温度に到達したとき、多孔質ガラス体５の下方へのトラバースを開始させればよい。しかし、このような構成をとると、加熱処理装置の全体の高さ方向のサイズを大きくしなければならず、大型化してコスト増を招く。
【００１５】
そこで、この実施例では、焼結温度に達する前のたとえば１３００℃に到達した時点（たとえば４４分）で、図２の実線のように下方へのトラバースを開始させるよう、コントローラ８で制御するようにしている。これによると、最初からヒーター３により加熱される領域内に入った多孔質ガラス体５の下端部分も、それより上方の他の部分と同じ程度に加熱されることになるので、下端部の膨らみが生じることをなくすことができる。また、加熱炉１が焼結温度に到達する以前にトラバースを開始するため、焼結時間も短縮できる。
【００１６】
実際に、内径が２００ｍｍの炉心管２と、長さが３９０ｍｍのヒーター３を有する加熱炉１を用いて、ＶＡＤ法により作製した外径が１４０ｍｍ、長さが１０００ｍｍの多孔質ガラス体５を焼結処理してみた。この多孔質ガラス体５はトラバース装置７によりつり下げているが、最上位に上げている状態でも、多孔質ガラス体５の下端は、ヒーター３の上端よりも１４０ｍｍ下方となるため、この状態に保持してヒーター３の加熱によって温度を上昇させることとした。そして、焼結温度は１５００℃とし、その焼結温度に上昇するまで５０分かかったが、その焼結温度に到達する前の４４分の時点で１３００℃になったので、この時点でトラバースを開始させた。このトラバース速度は、１５０ｍｍ／時としている。
【００１７】
このような加熱処理の結果、透明ガラス体６の下端部を除く定常部分では外径は７０．１ｍｍとなり、下端部ではその外径の最大値を示したところで７０．７ｍｍとなった。これは、外径変動が定常部分の０．０８％に抑えられていることを示している。ちなみに、比較例として、上記とまったく同じ条件で、トラバース開始時点のみを従来のように１５００℃に達した５０分とした場合、透明ガラス体６の下端部を除く定常部分では外径は７１．７ｍｍとなり、下端部の最大外径部で７４．１ｍｍとなり、外径変動は定常部分の３．３％に達するものとなった。
【００１８】
なお、上記においてトラバースを開始させる時間、温度は一つの例であり、各種の条件に応じて適宜定めることとする。すなわち、多孔質ガラス体５の各部に加わる熱量は、温度の時間積分に相当するものであるから、各部のヒーター３内での滞在時間と滞在中の温度とによって基本的には定まり、これが各部で同じになるようにすればよいのであるが、実際は、理論通りにはいかないため、実際の条件に応じて試行錯誤して定めるのが望ましい。ただ、必ずしも最適値が見出せなくても、トラバースの開始時点を焼結温度に到達する時点より適当に早めるだけで、外径変動を上記の例のように抑えることは容易である。
【００１９】
【発明の効果】
以上実施例について説明したように、この発明のガラス母材の加熱処理方法によれば、小型で高さのない加熱処理装置であっても、長尺の多孔質ガラス体を、焼結後の透明ガラス体の外径変動を生じることなく、加熱処理することができる。そのため、多孔質ガラス体が長いものとなったからといって、それに合わせてガラス母材の加熱処理装置を大きなものとする必要がなくなり、光ファイバの製造コスト低減に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例にかかるガラス母材の加熱処理装置の模式図。
【図２】同実施例の温度変化とトラバースとの関係を示すタイムチャート。
【図３】従来例における外径変動を示す斜視図。
【符号の説明】
１                加熱炉
２                炉心管
３                ヒーター
４                出発部材
５                多孔質ガラス体
６                透明ガラス体
７                トラバース装置
８                コントローラ
【図１】
0003748910.tif 000002
【図２】
0003748910.tif 000003
【図３】
0003748910.tif 000004