JP2005289774A - ガラス体の延伸方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 延伸ガラス体の外径変動を低減する。
【解決手段】 加熱炉１６にガラス体の出発母材１Ａを挿入して加熱軟化させ、ガラス体の両端に引張力を作用させることにより、その加熱軟化部分を延伸・縮径させて一定の外径を有するガラス体を得るガラス体の延伸方法において、前記出発母材１Ａの長手方向に所定振幅以上の周期的外径変動がある場合に、その外径変動における単位周期あたりのガラス母材体積Ｖ_rodと、加熱炉１６内で延伸・縮径されている粘性変形部１Ｂのガラス母材体積Ｖ_neckとの間に、
Ｖ_neck≦Ｖ_rod
の関係を成立させる条件にて延伸を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガラス体の延伸方法に関する。

従来、ガラス体の延伸方法として、ガラス母材を加熱軟化させつつ、ガラス母材の両端を各々加熱炉に対して相対的に移動させて両端間の間隔を広げることにより、ガラス母材を延伸して所定の外径を有するガラス体を生成する方法が知られている。この種のガラス体の延伸方法においては、延伸されたガラス体の外径を高精度に管理することが要求されている。

従来、このガラス体の外径を管理する一つの方法として、ガラス母材を加熱軟化させて延伸する際に、ガラス粘性変形部途中の外径を測定し、測定された外径値に基づいて延伸速度（引き延ばし速度）を調整して、所定外径のガラス体を得る方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、別の方法として、ガラスインゴットを加熱溶融して延伸する際に、ガラスインゴットが加熱炉で延伸縮径されている箇所と、概ね延伸が終了した箇所のそれぞれに第１、第２の外径測定器を設置し、第２の外径測定器の測定値に基づき第１の外径測定器の設定値（目標値）を変更しつつ、その第１の外径測定器の設定値に第１の外径測定器の測定値が合うように、延伸速度を調整する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開昭５６−４５８４３号公報 特許第３１８８４０４号公報

上述したように、従来のガラス体の延伸方法では、ガラス粘性変形部途中の外径、またはガラス粘性変形部及び粘性変形終了端近傍の外径を測定し、その測定値と目標値の偏差を制御変数として、その偏差をゼロとするように延伸速度の制御を行っている。
しかしながら、上記手法を用いて最も適切な条件で延伸速度を制御した場合であっても、ガラス体の外径を高機能ファイバの製造スペックに十分整合する程度の高精度にコントロールすることができない場合が散見される。

本発明は、上記事情を考慮し、延伸ガラス体の外径変動を抑制して高精度の外径制御が可能なガラス体の延伸方法を提供することを目的とする。

本発明は、ガラス母材を加熱軟化させ、延伸してガラス体を得るガラス体の延伸方法において、前記ガラス母材の長手方向に所定振幅以上の外径変動がある場合、前記周期的外径変動の単位周期あたりのガラス母材体積Ｖ_rodと、延伸・縮径されている粘性変形部のガラス母材体積Ｖ_neckとの間に、

Ｖ_neck≦Ｖ_rod

の関係を成立させながら延伸を行うことを特徴とする。

ここで、Ｖ_rod、Ｖ_neckについては、実際の粘性変形部の形状を測定し、そこから体積Ｖ_neckを算出することが望ましいが、簡略的には例えば、次のように計算することができる。
・延伸前の出発母材の外径 ：Ｄ₁
・同出発母材の外径変動周期 ：Ｌ
・延伸後の目標外径 ：Ｄ₂
・粘性変形部（ネック部）の長さ：ｈ
としたとき、Ｖ_rodは（１）式、Ｖ_neckは（２）または（３）式のように計算できる。

また、前記出発母材の所定振幅の大きさとしては、例えば、「０．２０×（出発母材平均径（ｍｍ）／延伸目標径（ｍｍ））（ｍｍ）」とすることが好ましく、「０．０５×（出発母材平均径（ｍｍ）／延伸目標径（ｍｍ））（ｍｍ）」を採用するのがさらに好ましい。このように所定振幅の大きさを設定することにより、ガラス体の外径変動幅を最終的に±０．２０ｍｍ、または±０．０５ｍｍに抑制することができる。

また、本発明は、ガラス母材を加熱軟化させ、延伸してガラス体を得るガラス体の延伸方法において、
前記出発母材の長手方向に所定振幅以上の外径変動がある場合に、その外径変動における単位周期あたりのガラス母材体積Ｖ_rodと、延伸・縮径されている粘性変形部のガラス母材体積Ｖ_neck1との間に、

Ｖ_neck1＞Ｖ_rod

の関係を成立させる条件にて第１回目の延伸を行い、前記第１回目の延伸により得たガラス体を出発母材として、

Ｖ_neck2≦Ｖ_rod

の関係を成立させる条件にて第２回目の延伸を行うことを特徴とする。

ここで、第１回目の延伸時におけるＶ_rod、Ｖ_neck1については、実際の粘性変形部の形状を測定し、そこから体積Ｖ_neck1を算出することが望ましいが、簡略的には例えば、次のように計算することができる。
・１次延伸前の出発母材の外径 ：Ｄ₁
・同出発母材の外径変動周期 ：Ｌ
・１次延伸後の目標外径 ：Ｄ₂
・１次粘性変形部（ネック部）の長さ：ｈ₁
としたとき、Ｖ_rodは（４）式、Ｖ_neck1は（５）または（６）式のように計算できる。

また、第２回目の延伸時におけるＶ_neck2については、実際の粘性変形部の形状を測定し、そこから体積Ｖ_neck2を算出することが望ましいが、簡略的には例えば、次のように計算することができる。
・２次延伸後の目標外径 ：Ｄ₃
・２次粘性変形部（ネック部）の長さ：ｈ₂
としたとき、Ｖ_neck2は（７）または（８）式のように計算できる。

本発明によれば、所定振幅以上の周期的外径変動がある場合に、その周期的外径変動における単位周期体積Ｖ_rodと、延伸・縮径されている粘性変形部の体積Ｖ_neckとの間に一定の関係が成立するように調整することにより、出発母材に存在した外径変動を延伸により除去することができる。従って、外径が安定した高精度なガラスロッドの延伸が可能になる。

また、一度の延伸では上記相関関係を満たすことができない場合に、再度延伸を行うことにより、出発母材に存在した外径変動の影響を延伸により除去することができる。従って、外径が安定した高精度なガラスロッドの延伸が可能になる。

本発明者らは、延伸前のガラス母材の形状と延伸後のガラス体の形状その理由を詳細に調べたところ、高精度に延伸できない場合の出発ガラス母材には、長手方向に所定振幅以上の周期的な外径変動が存在しているという知見が得られた。

そして、本発明者は、上記知見を基に鋭意検討を進めた結果、延伸前のガラス母材の外径変動の単位周期体積（１周期分の体積）が、延伸時の粘性変形部の体積よりも小さい、という関係が成り立つときに、高精度な延伸ができないことを確認した。

ここで、単位周期体積とは、図１（ａ）に示すように、ガラス母材に存在する周期的変動のうちの領域ａ１の部分の体積を指す。なお、図１（ｂ）に示すように、外形変動が１周期分しかない場合には、この変動の始点から終点までの領域ａ２を単位周期体積とする。

以下、上記知見を踏まえて、本発明に係るガラス体の延伸方法の実施形態について具体的に説明する。

図２は、本発明に係る実施形態の縦型のガラス体の延伸装置１０の概略構成図である。図２において、１Ａは延伸しようとするガラス母材、１Ｂはガラス母材１Ａを基に延伸されたガラス体、そして１Ｃはガラス母材１Ａが加熱軟化されて延伸・縮径される途中の変形部分であるネック部（粘性変形部）である。

ガラス体の延伸装置１０は、縦型の延伸装置であって、主として、ガラス母材１Ａの上部を把持する上部チャック１２と、延伸されたガラス体１Ｂの下部を把持する下部チャック１３と、それぞれ上部チャック１２及び下部チャック１３をガラス母材１Ａの長手方向に摺動可能に保持する延伸駆動装置１４，１５と、ガラス母材１Ａを加熱軟化させる加熱炉１６と、延伸駆動装置１４，１５、加熱炉１６等を制御する制御装置１７とを有している。

延伸駆動装置１４，１５は、ボールネジ１４ｂ，１５ｂと、ボールネジ１４ｂ，１５ｂを回転駆動するモータ１４ａ，１５ａをそれぞれ有している。各ボールネジ１４ｂ，１５ｂは、それぞれ上部チャック１２及び下部チャック１３にそれぞれ形成されたボールナット部１２ａ，１３ａと螺合している。ガラス母材１Ａの延伸時、モータ１４ａ，１５ａが駆動されてボールネジ１４ｂ，１５ｂが回転すると、上部チャック１２及び下部チャック１３は、ガラス母材１Ａの長手方向に平行な方向に移動する。ここで、上部チャック１２の移動速度は、ガラス母材１Ａの加熱炉１６への挿入速度Ｖ_fに相当し、下部チャック１３の移動速度は、ガラス体１Ｂの加熱炉１６からの引取速度Ｖ_fcに相当する。延伸時には、Ｖ_f＜Ｖ_fcの関係が満たされており、下部チャック１３は、上部チャック１２から時間の経過とともに離れていく。

加熱炉１６は、略円環形状の加熱部材１６ａを有している。ガラス母材１Ａは、上方からこの加熱部材１６ａの環状孔内に挿入され、この加熱部材１６ａにより加熱軟化させられる。この状態で、延伸駆動装置１４，１５を介して上部チャック１２及び下部チャック１３が加熱炉１６に対して相対的に移動させられることによりガラス母材１Ａは延伸され、ガラス母材１Ａから所定の外径を有するガラス体１Ｂが生成される。このガラス母材１Ａが変形してガラス体１Ｂが生成される過程においては、加熱炉１６内の加熱部材１６ａによる加熱及び上部チャック１２及び下部チャック１３の相対移動によってガラス母材１Ａの外径が細くなった領域、ネック部（粘性変形部）１Ｃが形成される。このネック部１Ｃの外径は、ネック部１Ｃの長手位置に応じて変化している。

加熱炉１６内に形成されたネック１Ｃの周囲には、例えばレーザを用いた外径測定器２１が近接配置されている。この外径測定器２１によって測定された外径測定値Ｄ₁は、制御装置１７に出力される。

制御装置１７は、延伸装置１０の全体の動作を制御する制御器であり、外径測定器２１によって測定された外径測定値Ｄ₁に応じて、モータ１４ａ若しくはモータ１５ａ、またはその双方の駆動を制御する。これにより、上部チャック１２若しくは下部チャック１３、またはその双方の移動速度がフィードバック制御され、ガラス母材１Ａから延伸されたガラス体１Ｂの外径を一定に保つように制御される。ここで、外径制御においては、例えばＰＩＤ制御（比例・積分・微分制御）、ＰＩ制御（比例・積分制御）、Ｐ制御（比例制御）等が実施されることが好ましい。

図３は、延伸を行う前のガラス母材の模式図であり、（ａ）は外径変動がないガラス母材２を、（ｂ）は外径変動を有するガラス母材３を示す。
一般に、ＶＡＤ法、ＯＶＤ法、及び、これらの派生法により多孔質ガラス体を作製し、それを焼結する方法で得たガラス母材には、図３（ｂ）に示すように、ガラス長手方向にそって周期的な外径変動が存在するものがある。ガラス外径変動の変動周期や変動幅は、使用した多孔質ガラス体の作製プロセス、焼結方法（均熱炉焼結、トラバース焼結、他）、さらには製造に用いた設備によって比較的大きな個体差がある。

図４は、延伸途中のガラス母材の形状を示す図であり、（ａ）は延伸後に大きな長手方向外径変動が観測されなかったガラス母材４を、（ｂ）は延伸後に大きな長手方向外径変動が観測されたガラス母材５を示す図である。

ガラス母材の周期的外径変動の単位周期体積とは、図４（ａ），（ｂ）に示すように、出発体であるガラス母材４，５の長手方向に沿って変動する周期的外径変動の１周期分の外表面に囲まれる領域４ａ，５ａの体積Ｖ_rodである。

また、ガラス延伸における粘性変形部（ネック部）とは、図４（ａ），（ｂ）に示すように、出発体であるガラス母材４，５の外径（中心値）が延伸により細径化し、外径が安定するまで過渡的に外径が変化する領域４ｂ，５ｂである。この粘性変形部４ｂ，５ｂの体積は、使用する加熱源の種類（抵抗炉、誘導炉、酸水素加熱、プラズマ加熱、等）や、その構造、ガラス母材４，５の外径、延伸により成形されるガラス体の目標外径、延伸処理速度（加熱源への相対挿入速度や相対引出速度）等の条件によって変化する。

粘性変形部４ｂ，５ｂのガラス母材体積Ｖ_neckは、延伸中には厳密に求めることは難しいが、例えば、延伸を一旦停止して粘性変形部４ｂ，５ｂを冷却し、その粘性変形部４ｂ，５ｂの形状を計測することにより算出することが可能である。また、粘性変形部４ｂ，５ｂの長さが温度分布等から類推できる場合には、上底にガラス母材４，５の外径の円、下底に延伸目標径の円、上底下底の距離を粘性変形部４ｂ，５ｂの長さ、として求めた円錐台体積のおおよそ８５％〜９０％として見積もることもできる。

なお、簡略的には、粘性変形部４ｂ，５ｂの体積は、例えば、次のように計算することができる。
・延伸前の出発母材の外径 ：Ｄ₁
・同出発母材の外径変動周期 ：Ｌ
・延伸後の目標外径 ：Ｄ₂
・粘性変形部（ネック部）の長さ：ｈ
としたとき、Ｖ_rodは（１）式、Ｖ_neckは（２）または（３）式のように計算できる。

なお、粘性変形部の体積とは、図１（ｃ）に示すように、延伸により外径の総減少量ｇに対して５％〜９５％となる領域を粘性変形部長さｈとして規定し、この領域の体積をＶ_neckとして規定することとする。

本発明者は、上記延伸前のガラス母材４，５の形状特性やガラス延伸プロセスの特徴を踏まえて、更に延伸精度について詳細な検討を進めた結果、延伸前のガラス母材４，５の周期的外径変動の１周期分の領域４ａ，５ａのガラス母材体積（以下、単位周期体積と呼ぶ）Ｖ_rodと粘性変形部４ｂ，５ｂのガラス母材体積Ｖ_neckに応じて、延伸後の長手方向外径変動に大きな違いがあるという知見を得るに至った。

具体的に、図４（ａ）に示すようにＶ_neck≦Ｖ_rodの場合には、延伸により得られたガラス体は、目標外径値に対して高い精度を示し、延伸後のガラス体の外径面Ｐａには、大きな長手方向外径変動は観察されない。さらに、延伸外径のバラツキは、目標値に対して±０．０５ｍｍ以下であり、その周期はランダムである。

一方、図４（ｂ）に示すようにＶ_neck＞Ｖ_rodの場合には、延伸により得られたガラス体は、目標外径値に対してＶ_neck≦Ｖ_rodの場合よりも低い精度を示し、延伸後のガラス体の外径面Ｐｂには周期的な長手方向外径変動が観察される。延伸後のガラス体の単位周期体積は、ガラス母材３の単位周期体積とほぼ一致する。ガラス母材３を延伸して製造されたガラス体の単位周期体積が延伸前と同じであり、かつ延伸後のガラス体の外径が細径化していることを考慮すると、Ｖ_neck＞Ｖ_rodの場合には、延伸により得られたガラス体に顕在化している長手方向外径変動の単位周期長さは、延伸前のガラス母材５の長手方向外径変動の単位周期長さよりも長くなる。

また、延伸後のガラスロッドの外径変動振幅は、出発体であるガラス母材３の外径変動を（中心値）±ΔＤ、延伸体ロッドの外径変動を（中心値）±Δｄとすると、概ね以下のような関係式が得られる。

Δｄ＝ΔＤ×（延伸後のガラス体の外径中心値／出発母材の外径中心値）

次に、図４（ｂ）のケースについて考えてみる。一旦Ｖ_neck＞Ｖ_rodの条件にて延伸されたガラス体は、依然として周期的外径変動を有するが、外径が細径化されているため、再度延伸を行う場合には、その粘性変形部のガラス母材体積Ｖ_neckは、最初の延伸時の粘性変形部のガラス母材体積Ｖ_neckよりも小さい。したがって、１回目の延伸時に周期的外径変動が残ったガラス体については、このガラス体をＶ_neck≦Ｖ_rodの関係を満たして再度延伸することができれば、長手方向外径変動を有さないガラス体を成形することができる。

また、２度目の延伸でもＶ_neck≦Ｖ_rodの関係を満たすことができない場合でも、３度目以降の延伸で、Ｖ_neck≦Ｖ_rodの関係を満たして延伸することができれば、長手方向外径変動を有さないガラス体を成形することができる。
このように、本実施形態では、延伸前のガラス母材またはガラス体の周期的外径変動の単位周期あたりのガラス母材体積Ｖ_rodと粘性変形部のガラス母材体積Ｖ_neckが、Ｖ_neck≦Ｖ_rodの関係を満たすまで、延伸を繰り返してやることにより、長手方向外径変動を有さないガラス体を成形することができる。

なお、Ｖ_neck≦Ｖ_rodとなるように調整する場合には、延伸前のガラス母材から事前に所定振幅値以上の外径変動を機械切削により除去することが好ましく、また同外径変動を酸水素加熱による吹き飛ばしにより除去しておくことが好ましい。
また、Ｖ_neck≦Ｖ_rodを満たすためには、Ｖ_neckができるだけ小さくなるように加熱炉１６の加熱部材１６ａによる加熱域の狭幅化を実施することが好ましい。このためには、加熱炉１６として用いられる抵抗炉、誘導炉のヒートゾーンの短尺化、酸水素加熱を行う場合には加熱域の狭幅化等を行うことが考えられる。
また、延伸前の出発体であるガラス母材の製造工程を調整（ガラス微粒子製造工程、焼結工程の改善・改良）して、なるべく外径変動が生じないように調整してやることが好ましい。

なお、上記説明では、縦型の延伸装置１０を用いて説明を行ったが、横型の延伸装置でも上記と同様の手法を用いることにより、外径変動を抑制することが可能である。
図５は、横型のガラス体の延伸装置３０の概略構成図である。図５において、１Ａは延伸しようとするガラス母材、１Ｂはガラス母材１Ａを基に延伸されたガラス体、そして１Ｃはガラス母材１Ａが加熱軟化されて延伸・縮径される途中の変形部分であるネック部（粘性変形部）である。

ガラス体の延伸装置３０は、横型の延伸装置であって、主として、ガラス母材１Ａの端部を把持する第１チャック３２と、延伸されたガラス体１Ｂの端部を把持する第２チャック３３と、それぞれ第１チャック３２及び第２チャック３３をガラス母材１Ａの長手方向に摺動可能に保持する延伸駆動装置３４，３５と、ガラス母材１Ａを加熱軟化させるバーナ３６と、延伸駆動装置３４，３５、バーナ３６等を制御する制御装置３７とを有している。

延伸駆動装置３４，３５は、ボールネジ３４ｂ，３５ｂと、ボールネジ３４ｂ，３５ｂを回転駆動するモータ３４ａ，３５ａをそれぞれ有している。各ボールネジ３４ｂ，３５ｂは、それぞれ第１チャック３２及び第２チャック３３にそれぞれ形成されたボールナット部３２ａ，３３ａと螺合している。ガラス母材１Ａの延伸時、モータ３４ａ，３５ａが駆動されてボールネジ３４ｂ，３５ｂが回転すると、上部チャック３２及び下部チャック３３は、ガラス母材１Ａの長手方向に平行な方向に移動する。ここで、上部チャック３２の移動速度は、ガラス母材１Ａのバーナ３６への挿入速度Ｖ_fに相当し、下部チャック３３の移動速度は、ガラス体１Ｂのバーナ３６からの引取速度Ｖ_fcに相当する。延伸時には、Ｖ_f＜Ｖ_fcの関係が満たされており、第２チャック３３は、第１チャック３２から時間の経過とともに離れていく。

バーナ３６は、ガラス母材１Ａに酸水素火炎を吹き付けることによりネック部１Ｃにてガラス母材１Ａを加熱軟化させる加熱部材である。バーナ３６がネック１Ｃを加熱した状態で、延伸駆動装置３４，３５を介して上部チャック３２及び下部チャック３３がバーナ３６に対して相対的に移動させられることによりガラス母材１Ａは延伸され、ガラス母材１Ａから所定の外径を有するガラス体１Ｂが生成される。

バーナ３６近傍に形成されるネック１Ｃの周囲には、例えばレーザを用いた外径測定器４１が近接配置されている。この外径測定器４１によって測定された外径測定値Ｄ₁は、制御装置３７に出力される。

制御装置３７は、延伸装置３０の全体の動作を制御する制御器であり、外径測定器４１によって測定された外径測定値Ｄ₁に応じて、モータ３４ａ若しくはモータ３５ａ、またはその双方の駆動を制御する。これにより、上部チャック３２若しくは下部チャック３３、またはその双方の移動速度がフィードバック制御され、ガラス母材１Ａから延伸されたガラス体１Ｂの外径を一定に保つように制御される。ここで、外径制御においては、例えばＰＩＤ制御（比例・積分・微分制御）、ＰＩ制御（比例・積分制御）、Ｐ制御（比例制御）等が実施されることが好ましい。

このような横型の延伸装置３０に対しても、延伸前のガラス母材またはガラス体の周期的外径変動の単位周期あたりのガラス母材体積Ｖ_rodと粘性変形部のガラス母材体積Ｖ_neckが、Ｖ_neck≦Ｖ_rodの関係を満たすまで、延伸を繰り返してやることにより、長手方向外径変動を有さないガラス体を成形することができる。

次に、本発明に係るガラス体の延伸方法の実施例について説明する。
（実施例１）
実施例１として以下のような条件でガラス母材を延伸してガラス体を得る。
（ａ）延伸形態：加熱器として誘導炉を備えた縦型延伸機を使用する。
（ｂ）出発母材：母材長手方向に１２０ｍｍ周期で±２．０ｍｍ程度の周期的外径変動が存在している外径１４０ｍｍのシリカガラス（ＳiＯ₂ガラス）を用いる。このシリカガラスのガラス母材体積Ｖ_rodは、１８４７ｃｍ³である。
（ｃ）延伸目標形状：外径７０ｍｍφ、目標外径変動±０．５ｍｍ以下に設定する。
（ｄ）延伸条件：挿入速度Ｖ_fを１５ｍｍ／分及び引取速度Ｖ_fcを６０ｍｍ／分とし、ヒータ温度１８００℃となるようにヒータ出力を自動調整する。
（ｅ）延伸制御：ネック部のガラス径が概ね「ガラス最終延伸径＋２．０ｍｍ」となる位置にレーザ外径測定器を設置し、その測定した径が７２．０ｍｍで一定となるように挿入速度を自動調整しながら延伸を実施する。

また、同時に比較例として、以下のような条件でガラス母材を延伸してガラス体を得る。
（ａ）延伸形態：加熱器として抵抗炉を備えた縦型延伸機を使用する。
（ｂ）出発母材：実施例１と同様とする。
（ｃ）延伸目標形状：実施例１と同様とする。
（ｄ）延伸条件：実施例１と同様とする。
（ｅ）延伸制御：実施例１と同様とする。

延伸の結果、実施例１では、ネック部における外径過渡変化長は２００ｍｍ、ネック部のガラス母材体積Ｖ_neckが１６００ｃｍ³となり、その結果、延伸後のガラス体の外径平均は７０．０ｍｍとなる。得られたガラス体の外径変動は±０．２ｍｍ程度であり、その周期はランダムである。

一方、比較例では、ネック部における外径過渡変化長は３５０ｍｍ、ネック部のガラス母材体積Ｖ_neckが２８００ｃｍ³となり、その結果、延伸後のガラス体の外径平均は７０．０ｍｍとなる。得られたガラス体には、長手方向に４８０ｍｍ周期で±１．０ｍｍ程度の周期的外径変動が存在する。

以上より、誘導炉（実施例１）と抵抗炉（比較例）の違いにより、ネック部の形状及びネック部体積に大きな違いが生じることがわかる。また、延伸前のガラス母材の周期的外径変動の単位周期あたりのガラス母材体積Ｖ_rodと粘性変形部のガラス母材体積Ｖ_neckとの間にＶ_neck≦Ｖ_rodの関係が満たされる実施例１では、周期的な外径変動が存在しないが、Ｖ_neck≦Ｖ_rodの関係を満たさない比較例では、周期的な外径変動が存在してしまうことがわかる。

（実施例２）
（ａ）延伸形態：（比較例と同じ）
（ｂ）出発母材：母材長手方向に１２０ｍｍ周期で±２．０ｍｍ程度の周期的外径変動が存在している外径１４０ｍｍのシリカガラス（ＳiＯ₂ガラス）を用いる。このシリカガラスの外径面に対して全体的に径方向に突出した凸部を取り除くように機械研削を行い外径変動が±０．８ｍｍ程度となったシリカガラスを出発母材とする。出発母材のガラス母材体積Ｖ_rodは、１８４０ｃｍ³である。
（ｃ）延伸目標形状：（比較例と同じ）
（ｄ）延伸条件：（比較例と同じ）
（ｅ）延伸制御：（比較例と同じ）

延伸の結果、実施例２では、ネック部における外径過渡変化長は３５０ｍｍ、ネック部のガラス母材体積Ｖ_neckが２８００ｃｍ³となる。また、延伸後のガラス体の外径平均は７０．０ｍｍとなり、４８０ｍｍ周期の外径変動は存在するが、その変動幅は±０．４ｍｍ程度である。このレベルの変動幅であれば、十分に製品として供することができるものである。

（実施例３）
実施例３は、第１次延伸（第１回目の延伸）の後に第２次延伸（第２回目の延伸）を行う２段延伸の例である。
＜第１次延伸＞
（ａ）延伸形態：比較例と同様とする。
（ｂ）出発母材：比較例と同様とする。
（ｃ）延伸目標形状：比較例と同様とする。
（ｄ）第１延伸条件：挿入速度Ｖ_fを２０ｍｍ／分及び引取速度Ｖ_fcを６０ｍｍ／分とし、ヒータ温度１８７０℃となるようにヒータ出力を自動調整する。
（ｅ）第１次延伸制御：ネック部のガラス径が概ね「ガラス最終延伸径＋２．０ｍｍ」となる位置にレーザ外径測定器を設置し、その測定した径が８２．０ｍｍで一定となるように挿入速度を自動調整しながら第１次延伸を実施した。

第１時延伸の結果、ネック部における外径過渡変化長は３５０ｍｍであり、その体積は３０００ｃｍ³となる。また、第１次延伸の結果、得られたガラス体（中間体）の外径平均は８０．０ｍｍ、外径変動は３７０ｍｍ周期で±１．１ｍｍ程度である。

＜第２次延伸＞
（ａ）延伸形態：実施例１と同様とする。
（ｂ）出発母材：第１次延伸で得られたガラス体（中間体）を特段の加工なくそのまま使用する。このガラス体（中間体）には、外径８０ｍｍ、母材長手方向に３７０ｍｍ周期で±１．１ｍｍ程度の外径変動が存在する。ここで、ガラス体の体積Ｖ_rodは、１８４０ｃｍ³である。
（ｃ）延伸目標形状：外径７０ｍｍφかつ目標外径変動±０．５ｍｍ以下に設定する。
（ｄ）第２次延伸条件：挿入速度Ｖ_fが４６ｍｍ／分かつ引取速度Ｖ_fcが６０ｍｍ／分とし、ヒータ温度が１７８０℃となるようにヒータ出力を自動調整する。
（ｅ）第２次延伸制御：ネック部ガラス径が概ね「ガラス最終延伸径＋１．０ｍｍ」となる位置にレーザ外径測定器を設置し、その測定した径が７１．０ｍｍで一定となるように挿入速度を自動調整しながら第２延伸を実施する。

第２時延伸の結果、ネック部における外径過渡変化長は３５０ｍｍであり、その体積は１４００ｃｍ³である。また、延伸されたガラス体の外径平均は７０．０ｍｍとなり、外径変動は±０．２ｍｍである。外径変動の周期はランダムであり、周期的な外径変動は観察されない。

以上の実施例１、２、３の結果から分かるように、本発明によれば、外径変動幅を大幅に低減することができる。

なお、上記例では、縦型の延伸装置に本発明を適用した場合を説明したが、縦型に限らず、図５に示すような横型の延伸装置を用いた場合であっても、同様の効果を得ることが可能である。

また、上記実施形態では、シリカガラス（ＳiＯ₂）体延伸の場合を示したが、シリカガラスに他の元素（ＧeＯ₂、Ｐ₂Ｏ₅、Ｆ他）を全体もしくはその一部に添加したものでも同様の効果を奏することができる。

また、上記説明では、中実のガラス体について言及してきたが、中空のガラス体（ガラスパイプ）についても同様の効果を得ることができる。

外径変動の単位周期体積を示す模式図である。 本発明に係る縦型の延伸装置の構成図である。 ガラス母材の模式図であり、（ａ）は外径変動がないガラス母材２を、（ｂ）は外径変動を有するガラス母材３を示す。 本発明の実施形態の方法による効果の概略的な説明図で、（ａ）は条件外の場合、（ｂ）は条件内の場合の図である。 本発明に係る横型の延伸装置の構成図である。

符号の説明

１Ａ ガラス体の母材
１Ｂ 延伸されたガラス体
１Ｃ ネック部（粘性変形部）
１２ 上部チャック
１３ 下部チャック
１４，１５，３４，３５ 延伸駆動装置
１６ 加熱炉（加熱手段）
１７ 制御装置
２１，４１ 外径測定器
３２ 第１チャック
３３ 第２チャック
３６ バーナ（加熱手段）

Claims (3)

1. ガラス母材を加熱軟化させ、延伸してガラス体を得るガラス体の延伸方法において、
   前記ガラス母材の長手方向に所定振幅以上の外径変動がある場合、前記外径変動の単位周期あたりのガラス母材体積Ｖ_rodと、延伸・縮径されている粘性変形部のガラス母材体積Ｖ_neckとの間に、
   
   Ｖ_neck≦Ｖ_rod
   
   の関係を成立させる条件にて延伸を行うことを特徴とするガラス体の延伸方法。
2. ガラス母材を加熱軟化させ、延伸してガラス体を得るガラス体の延伸方法において、
   前記出発母材の長手方向に所定振幅以上の外径変動がある場合に、その外径変動における単位周期あたりのガラス母材体積Ｖ_rodと、延伸・縮径されている粘性変形部のガラス母材体積Ｖ_neck1との間に、
   
   Ｖ_neck1＞Ｖ_rod
   
   の関係を成立させる条件にて第１回目の延伸を行い、前記第１回目の延伸により得たガラス体を出発母材として、
   
   Ｖ_neck2≦Ｖrod
   
   の関係を成立させる条件にて第２回目の延伸を行うことを特徴とするガラス体の延伸方法。
3. 前記所定振幅が０．２０×（出発母材平均径（ｍｍ）／（延伸目標径（ｍｍ））（ｍｍ）であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガラス体の延伸方法。