(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に対して移動する複数のバーナーを用いて、ガラス微粒子を出発母材へ堆積させる多孔質ガラス母材の製造方法において、
前記バーナーを第１移動速度で往復移動させる第１移動軸上に設置し、該第１移動軸を第２移動速度で往復移動させる第２移動軸上に設置して、バーナーを往復移動させることにより、バーナーの往復移動の折返し位置を移動させつつ多孔質ガラス母材を製造することを特徴とする多孔質ガラス母材の製造方法。
【請求項２】
前記第１移動速度が第２移動速度より速いことを特徴とする請求項１に記載の多孔質ガラス母材の製造方法。
【請求項３】
少なくとも出発母材を把持しかつ該出発母材をその長手軸の周りに回転させる手段と、ガラス微粒子を出発母材へ堆積させる複数のバーナーを具備する多孔質ガラス母材の製造装置であって、
前記バーナーを第１移動速度で往復移動する第１移動軸と、第１移動軸を第２移動速度で往復移動する第２移動軸とを具備し、バーナーの往復移動の折返し位置を移動させることが可能とされていることを特徴とする多孔質ガラス母材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバを製造するための多孔質ガラス母材の製造方法、及びその製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバは、大直径のガラス母材から成形したガラスロッド、いわゆる光ファイバプリフォームを線引きして製造される。この大直径のガラス母材は、軸付け法や外付け法と呼ばれる方法で多孔質ガラス母材を製造し、それを熱処理により透明ガラス化することにより得られている。現在、この多孔質ガラス母材の製造については、その生産性を上げるため種々の提案がなされている。
【０００３】
その中で部分的に複数のガラス微粒子生成用バーナーを移動させ高速で堆積する方法が提案されている。この方法は、製造される多孔質ガラス母材の長手方向に複数のバーナーを横列配置し、これらを多孔質ガラス母材の全長域ではなく部分的に往復移動させる方法である（特開平３−２２８８４５号公報参照）。これは、光ファイバ母材として有効に使用することができない両端の不要部も含んだ長い距離を、バーナーを往復移動させる方法（全域トラバース法）に対して、不要部を増やすことなく、バーナーの本数を増やすことができ、複数のバーナーを用いることにより堆積速度を飛躍的に向上させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一方、このような部分的に複数のガラス微粒子生成用バーナーを移動させ高速で堆積する方法は、堆積速度が飛躍的に増加する反面、最終製品である光ファイバとして用いられる有効部内でバーナーが折り返すために、長手方向の堆積量が不均一になる問題がある。
【０００５】
このため、部分移動における折り返し位置をきれいに分散させる必要がある。ところが、通常バーナの往復移動は１軸上で行われており、部分往復移動における折り返し位置の順次移動は、制御プログラム上でソフト的に折り返し位置を制御することによって行われている。
【０００６】
しかし、この場合制御プログラム上で折返し位置を計算するために、プログラム上の計算時間と、制御系と制御対象である装置機器との情報伝達の時間が問題となり、きれいに折り返し位置の分散を行うことが難しい。このため、堆積面に生じる長手方向の凹凸を軽減しようと、条件を色々と変え、折返し位置を分散させるが、思ったようには効果がでない。
【０００７】
そこで、この問題を解決するために、多孔質ガラス母材の長手方向全域を移動するバーナーを別に設けて修正用バーナーとし、堆積量検出機構にて得られた結果に基づき、この修正用バーナーを制御して堆積量を均一にする方法が提案されている（特開平１０−１５８０２５号公報参照）。しかし、この方法は堆積量検出機構や修正用バーナーのために別のガス供給ラインや移動機構を必要とし、さらに、それらを制御する装置が必要となるため、製造装置が複雑化し高価になるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、長手方向に対して移動する複数のバーナーを用いて、ガラス微粒子を出発母材へ堆積させる多孔質ガラス母材の製造において、長手方向に堆積量が均一で高品質な多孔質ガラス母材を高生産性で製造する方法及び装置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】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載した発明は、長手方向に対して移動する複数のバーナーを用いて、ガラス微粒子を出発母材へ堆積させる多孔質ガラス母材の製造方法において、
前記バーナーを第１移動速度で往復移動させる第１移動軸上に設置し、該第１移動軸を第２移動速度で往復移動させる第２移動軸上に設置して、バーナーを往復移動させることにより、バーナーの往復移動の折返し位置を移動させつつ多孔質ガラス母材を製造することを特徴とする多孔質ガラス母材の製造方法である。
【００１０】
このように、前記バーナーを第１移動速度で往復移動させる第１移動軸上に設置し、該第１移動軸を第２移動速度で往復移動させる第２移動軸上に設置して、バーナーを相対的に移動する２つの移動軸により往復移動させれば、簡単な機械的方法によりバーナーの往復移動の折返し位置を移動させることができ、製造される多孔質ガラス母材の長手方向の堆積量は均一なものとすることができる。従って、前述のような補正用バーナーによって修正する必要がない。
【００１１】
この場合、請求項２に記載したように、第１移動速度が第２移動速度より速いことが好ましい。
第１移動軸と第２移動軸のそれぞれの移動速度は、多孔質ガラス母材から見たバーナーの移動が同じであれば、どちらが速くとも良いが、実際に本発明の方法を実施する際には、バーナーを移動させる第１移動軸の第１移動速度を速くする方が容易に行うことができる。
【００１２】
また、本発明の請求項３に記載した発明は、少なくとも出発母材を把持しかつ該出発母材をその長手軸の周りに回転させる手段と、ガラス微粒子を出発母材へ堆積させる複数のバーナーを具備する多孔質ガラス母材の製造装置であって、
前記バーナーを第１移動速度で往復移動する第１移動軸と、第１移動軸を第２移動速度で往復移動する第２移動軸とを具備し、バーナーの往復移動の折返し位置を移動させることが可能とされていることを特徴とする多孔質ガラス母材の製造装置である。
【００１３】
このように、バーナーを第１移動速度で往復移動する第１移動軸と、第１移動軸を第２移動速度で往復移動する第２移動軸とを具備し、バーナーの往復移動の折返し位置を移動させることが可能とされている多孔質ガラス母材の製造装置は、バーナーの折り返し位置を移動するのに、複雑な制御プログラム上でソフト的に折り返し位置を制御する必要がないため、プログラム上の計算時間や、制御系と制御対象との情報伝達時間等は問題とはならない。そのため、きれいに折り返し位置の分散を行うことができ、堆積面に生じる長手方向の凹凸を軽減することができる。
【００１４】
以下、本発明をさらに詳述するが本発明はこれに限定されるものではない。
本発明者らは、長手方向に対して移動する複数のバーナーを用いて、ガラス微粒子を出発母材へ堆積させる多孔質ガラス母材の製造において、従来は、バーナーの往復移動の折返し位置の移動を制御プログラムによるソフト的な手法で行っていたのを、機械的な手法で行うことにより、高速で凹凸の少ない良好な多孔質母材を製造することを発想し、諸条件を精査して本発明を完成するに至ったものである。
【００１５】
従来、バーナーの移動はただ１つの移動軸上にバーナーを設置することにより行い、バーナーの往復移動の折返し位置の移動は制御プログラムのみによりソフト的に行っていた。例えば、前述の特開平３−２２８８４５号では、同一寸法のバーナーを一定等間隔で１移動軸上に配置し、その往復移動の開始位置を３点以上に順次移動分散させることにより、ガラス微粒子を均一に堆積させようとするものである。往復移動の開始位置、すなわち折返し位置は制御プログラム等により制御され、各々の往復移動１行程同士が重なり合うと、ちょうど多孔質ガラス母材のほぼ全長域で堆積量が均一になるようにされるというものである。
【００１６】
しかし、現実の製造装置においては、上記のように折り返し位置を正確に制御することは不可能であった。現実の装置では、まず制御プログラム上での計算時間が原因で、折返し位置の制御に誤差が生じる。また、制御対象である装置機器と制御系との情報伝達の時間も誤差の原因となり、計算上は均一にガラス微粒子を堆積できるようにプログラムしても、実際の装置では製造される多孔質ガラス母材に凹凸が生じる。
【００１７】
そこで、本発明ではバーナーを移動させる移動軸を２軸設けることにより、往復移動の折返し位置を機械的に移動させることとした。つまり、バーナーを部分的に往復移動させる第１移動軸を設け、その第１移動軸を移動させる第２移動軸を設けることにより、機械的にバーナーの往復移動の折返し位置を移動させる。
このようにすれば、それぞれの移動軸により被移動物を一定速度で一定間隔に折返し移動させることで、容易にバーナー往復移動の折返し位置の移動が可能となる。また、それぞれの移動軸による移動幅は固定されているため、往復移動において移動し過ぎを機械的に防止することができる。さらに制御プログラムでの計算時間や、制御対象と制御系との情報伝達の時間は全く問題とはならず、簡単な方法で均一にガラス微粒子を堆積させることができる。
【００１８】
また、本発明でバーナーを移動させる移動軸を２軸設けることは、前述の特開平１０−１５８０２のように修正用のバーナーを設けるために２軸以上の移動軸を設ける方法と異なり、新たなガス供給ラインや制御手段が必要となるわけではないので、製造装置が複雑、高価になることはない。
さらに、バーナーを移動させる移動軸を２軸設けることにより、移動軸が１軸のみの場合には不可能であった動きをバーナーにさせることが可能となり、多孔質ガラス母材製造の自由度を拡げることができるという利点もある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明するが本発明はこれに限定されるものではない。
ここで図１は、本発明の多孔質ガラス母材の製造装置の一例を示した説明図である。この多孔質ガラス母材製造装置１１は、軸付け法により多孔質ガラス母材を製造する装置であり、出発母材（コアロッド）１を把持しかつ出発母材１をその長手軸の周りに回転させる母材把持具７を具備し、この母材把持具７には母材を回転させるための動力として母材回転用モータ８が備えられている。
【００２０】
また、この多孔質ガラス母材製造装置１１は、この母材把持具７に把持された出発母材１にガラス微粒子を堆積させる複数のガラス微粒子生成用バーナー６を具備しており、ガラス微粒子生成用バーナー６は、出発母材１の長手方向に等間隔に横列配置されている。そしてバーナー６は、バーナー前後移動機構９を備えており、バーナーと出発母材１との距離を自在に調整することができるようにされている。さらに、出発母材１を間に挟んでバーナー６と対向するように排気フード１０が設けられており、反応ガス及び未付着のガラス微粒子を排気することができるようになっている。
【００２１】
さらに、本発明の多孔質ガラス母材製造装置１１は、部分トラバース機構３を備え、バーナー６を出発母材の長手方向に部分的に往復移動させることができるようにされている。本発明の装置１１の特徴は、この部分トラバース機構３にあり、この部分トラバース機構３は、バーナー６を第１移動速度において部分トラバース幅１２で往復移動する第１移動軸４と、第１移動軸４を第２移動速度において全域トラバース幅１３で往復移動する第２移動軸５を備え、２つの移動軸の働きにより、バーナー６の往復移動の折返し位置を移動させることができるようにされている。
【００２２】
すなわち、第１移動軸４は比較的高速の第１移動速度で、バーナー６を部分的に往復移動させ、第２移動軸５は比較的低速の第２移動速度で、バーナー６を往復移動させる第１移動軸４をさらに往復移動させるようになっている。このようにすることにより、バーナー６の往復移動の折返し位置はムラなく分散され、凹凸なくガラス微粒子の堆積を行うことができるようにされている。
【００２３】
この発明における第１移動速度と第２移動速度の関係は、同一速度でも異なる速度でもかまわず、バーナー６の往復移動の折返し位置を移動することができるものであれば、どのようなものであっても良い。したがって上記とは異なり、第１移動速度は低速とし第２移動速度は高速としても良いが、実際の装置では比較的軽量であるバーナーを高速で移動させる方が容易であるため、第１移動速度が第２移動速度より速いことが好ましい。
このように本発明では、バーナーの実際の移動速度は、第１移動速度と第２移動速度の和となる。
【００２４】
次に、以上のような装置による多孔質ガラス母材の製造方法について説明する。
まず、出発母材１の両端を母材把持具７によって把持する。母材把持具７によって把持された出発母材１は母材回転用モータ８によって回転される。そして、部分トラバース機構３により往復移動するバーナー６から、ガラス微粒子用原料と反応ガスが出発母材１に吹き付けられる。出発母材１は回転しており、またバーナー６は往復移動するので、ガラス微粒子は出発母材１に吹き付けられ堆積し、ガラス微粒子堆積体２を形成する。
【００２５】
そして、部分トラバース機構３において、第１移動軸４はバーナー６を比較的高速の第１移動速度で往復移動させ、第２移動軸５は第１移動軸を比較的低速の第２移動速度で往復移動させる。そのためバーナー６は部分的に往復移動するが、その折返し位置は順次移動され、ガラス微粒子堆積体２の表面の凹凸はかなり滑らかなものとなる。そのため、従来のように堆積面の凹凸を別に設置した修正用バーナーにより修正する必要はない。そして第１移動速度及び第２移動速度の両方とも一定速度で、一定振幅とすれば、特別な制御手段は必要なく、移動し過ぎの恐れもない。
【００２６】
さらに、本発明の多孔質ガラス母材製造装置１１は、部分トラバース機構３が第１移動軸４及び第２移動軸５の２つの移動軸で構成されているため、従来の１つの移動軸しか持たない装置に比べてバーナー移動の自由度が大きい。そのため、例えば、バーナー６の移動条件とバーナー６から噴出させるガラス微粒子の成分あるいは量を組み合わせて変更することにより、所望の嵩密度分布をもつ多孔質ガラス母材を製造することもできる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明を実施例および比較例を挙げて説明する。
（実施例）
図１に示す多孔質ガラス母材製造装置１１により、ＶＡＤ法にて予め作製された外径４０ｍｍ、長さ８００ｍｍの出発母材１に対し、最終外径が２００ｍｍとなるようにガラス微粒子を堆積してガラス微粒子堆積体２を形成し、多孔質ガラス母材の製造を行った。バーナー６については、バーナー６を１５０ｍｍ間隔で５本設置し、各々のバーナー６から四塩化ケイ素５Ｌ／ｍｉｎ、水素１５０Ｌ／ｍｉｎ、酸素５０Ｌ／ｍｉｎが噴出されるように調整を行った。
【００２８】
母材回転用モータ８に電力を供給し、母材把持具により把持された出発母材１を３０ｒｐｍで回転させた。第１移動軸４によりバーナー６を第１移動速度を１０００ｍｍ／ｍｉｎとして往復移動させ、第２移動軸５により第１移動軸４を第２移動速度２０ｍｍ／ｍｉｎとして往復移動させた。そして、直径４０ｍｍの出発母材１上にガラス微粒子堆積体２が直径２００ｍｍになるまで堆積を実施した。
【００２９】
堆積終了後の多孔質ガラス母材の外径を測定した。外径測定はガラス母材の両端の不要部を除いた直胴部全域について行い、その凹凸の度合いを直胴部についての、
{（最大径）−（最小径）}／（最大径）        （％）
の値により評価した。
上記の評価の結果、本発明の装置により製造された多孔質ガラス母材の凹凸は３％に抑えることができ、凹凸のきわめて少ない多孔質ガラス母材を得ることができた。
【００３０】
（比較例）
比較のため、従来の１軸でバーナーを往復移動させる多孔質ガラス母材製造装置を用いて、制御ソフトを用いて実施例と同様の動きになるようにして堆積を実施し、多孔質ガラス母材の製造を行った。すなわち、この比較例の多孔質ガラス母材製造装置は、大部分が図１に示す実施例の装置１１と同様の構成であるが、部分トラバース機構３において、第２移動軸５がなく、バーナー６の往復移動は第１移動軸１軸のみで行うようになっている。さらに、往復移動の折返し位置は、制御プログラムによる制御により順次移動されるようになっている。その他の条件は実施例と同一にして、多孔質ガラス母材を製造した。
【００３１】
製造された多孔質ガラス母材の凹凸を実施例と同様に評価した。その結果は、８％程度の値となり、実施例の装置に比べて劣った値となっていた。これは、制御プログラムの計算時間による誤差、あるいは制御系と制御対象との情報伝達の時間が原因であると考えられる。
【００３２】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００３３】
例えば、本発明の方法および装置は、バーナーを２つの移動軸により往復移動させるものであれば、本発明の範囲であり、これをプログラム可能な制御装置と組み合せて用いてもよいことは言うまでもない。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明を適用することにより、凹凸の少ない良好な品質の多孔質ガラス母材を、簡単な方法あるいは装置により高生産性で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多孔質ガラス母材の製造装置の１例を示した説明図である。
【符号の説明】
１…出発母材（コア用ロッド）、  ２…ガラス微粒子堆積体、
３…部分トラバース機構、  ４…第１移動軸、  ５…第２移動軸、
６…ガラス微粒子生成用バーナー、  ７…母材把持具、  ８…母材回転用モータ、９…バーナー前後移動機構、  １０…排気フード、
１１…多孔質ガラス母材製造装置、  １２…部分トラバース幅、
１３…全域トラバース幅。
【図１】
0003730446.tif 000002