JP2015078083A - ガラス微粒子堆積体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外径変動を抑制することが可能なガラス微粒子堆積体の製造方法を提供する。
【解決手段】ガラス微粒子をガラスロッド４に吹き付けて軸方向に堆積させることによってガラス微粒子堆積体Ｍを形成するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、ガラス微粒子を堆積している最中のガラス微粒子堆積体Ｍの先端部近傍Ｍａの輝度データをＣＣＤカメラ７によってモニターし、測定された輝度データに基づいて、先端部近傍Ｍａにおける堆積面の、長手方向の径方向の位置を示す堆積面輪郭位置を算出し、堆積面輪郭位置の接線の傾きが所定の範囲内となる複数の測定点（Ｙ１〜Ｙ５）を選択し、複数の測定点における輪郭位置と予め定めた目標輪郭位置とに基づいて、ガラス微粒子堆積体Ｍの製造条件を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガラス微粒子をロッドに堆積させてガラス微粒子堆積体を作成するガラス微粒子堆積体の製造方法に関する。

従来、ガラス微粒子堆積体を製造する方法としてＶＡＤ法が知られている。ＶＡＤ法においては、ガラス微粒子堆積体の先端位置をレーザー光線またはＣＣＤカメラ等を用いてモニターし、先端位置が一定となるように引上速度などがフィードバック制御されている。例えば、特許文献１には、ＣＣＤカメラでガラス微粒子堆積体（スートコア）の先端位置を離散的に認識し、認識した先端位置を予め定められた時間で平均化して、平均化された先端位置を一定にするように引上げ速度または原料ガスの流量を制御する光ファイバ母材の製造方法が開示されている。また、特許文献２には、ＣＣＤカメラでガラス微粒子堆積体（スートプリフォーム）の先端位置（コア部分）をモニターし、成長速度に合わせてバーナの位置を上下動させる光ファイバ用母材の製造方法が開示されている。

特開２００６−１９３３６０号公報 特開２０００−２８１３７８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された製造方法では、堆積面形状が考慮されていないため、ガラス微粒子の堆積中における先端位置の堆積面の傾きが変動した場合、その変動に伴い成長速度の変動が発生してしまうことがある。このため、ガラス微粒子堆積体の長手方向における外径変動が大きくなる虞がある。外径変動が生じると、延伸した際に相対的にコア部の径が変化することになるため、ファイバ特性の変動が生じる。また、特許文献２に開示された製造方法でも、堆積面形状が考慮されていないため、ガラス微粒子堆積体の形状が大きくなった場合に長手方向で成長速度が不安定になり、外径変動が発生する可能性が高い。

本発明は、ガラス微粒子堆積体の外径変動を抑制することが可能なガラス微粒子堆積体の製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法は、バーナから原料ガス及び火炎形成ガスを噴出してガラス微粒子を生成し、生成した前記ガラス微粒子をロッドに吹き付けて軸方向に堆積させることによってガラス微粒子堆積体を形成するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
前記ガラス微粒子を堆積している最中の前記ガラス微粒子堆積体の先端部近傍の輝度データを撮像装置によってモニターし、
測定された前記輝度データに基づいて、前記先端部近傍における堆積面の、長手方向の径方向の位置を示す堆積面輪郭位置を算出し、
前記堆積面輪郭位置の接線の傾きが所定の範囲内となる複数の測定点を選択し、
前記複数の測定点における輪郭位置と予め定めた目標輪郭位置とに基づいて、前記ガラス微粒子堆積体の製造条件を制御する。

本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法によれば、ガラス微粒子堆積体の外径変動を抑制することが可能なガラス微粒子堆積体の製造方法を提供することができる。

本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造装置の構成を示す図である。 ガラス微粒子堆積体の堆積面輪郭と堆積面上の点における接線の傾きを示す図である。 本発明の実施例と比較例の結果を図示した図である。

＜本発明の実施形態の概要＞
最初に本発明の実施形態の概要を説明する。
（１）ガラス微粒子堆積体の製造方法は、バーナから原料ガス及び火炎形成ガスを噴出してガラス微粒子を生成し、生成した前記ガラス微粒子をロッドに吹き付けて軸方向に堆積させることによってガラス微粒子堆積体を形成するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
前記ガラス微粒子を堆積している最中の前記ガラス微粒子堆積体の先端部近傍の輝度データを撮像装置によってモニターし、
測定された前記輝度データに基づいて、前記先端部近傍における堆積面の、長手方向の径方向の位置を示す堆積面輪郭位置を算出し、
前記堆積面輪郭位置の接線の傾きが所定の範囲内となる複数の測定点を選択し、
前記複数の測定点における輪郭位置と予め定めた目標輪郭位置とに基づいて、前記ガラス微粒子堆積体の製造条件を制御する。

上記のガラス微粒子堆積体の製造方法によれば、複数の測定点における堆積面輪郭位置を算出し、複数の測定点として、堆積面輪郭位置における接線の傾きが、所定の範囲内になる点を選択し、この輪郭位置と目標輪郭位置とに基づいてガラス微粒子堆積体の製造条件を制御する。輪郭位置を測定する点として、接線の傾きが所定の範囲内になる点を選択することにより、適切に堆積面形状を制御することができる。このようにして、目標輪郭位置に対する変動を抑制することができ、堆積面の傾きの変動の影響も緩やかにすることができる。堆積面の傾きは、成長速度と関連するため、成長速度の変動を抑制することができ、外径変動の小さいガラス微粒子堆積体を製造することができる。

（２）また、上記（１）のガラス微粒子堆積体の製造方法において、
前記所定の範囲内となる前記複数の測定点として、前記堆積面輪郭位置の接線の傾きが２．０ｍｍ／ｍｍ以下であり、前記複数の測定点における接線の傾きの平均値の変動幅が０．４ｍｍ／ｍｍ以下である点を選択する、ことが好ましい。

上記のガラス微粒子堆積体の製造方法によれば、製造条件を制御するために用いられる複数の測定点として、堆積面輪郭位置の接線の傾きが２．０ｍｍ／ｍｍ以下であり、接線の傾きの平均値の変動幅が０．４ｍｍ／ｍｍ以下である点を選択する。このような測定点を選択することにより、成長速度の変動幅を更に減少させることができ、外径変動の小さいガラス微粒子堆積体を製造することができる。

（３）また、上記（１）または（２）のガラス微粒子堆積体の製造方法において、
前記製造条件として、前記ガラス微粒子堆積体を引き上げる引上速度を制御する、ことが好ましい。

この製造方法によれば、堆積面の傾きの影響を無くすことで、成長速度の変動幅を減少させることができる。従って、外径変動の小さいガラス微粒子堆積体を製造することができる。

（４）また、上記（１）から（３）のいずれか一つのガラス微粒子堆積体の製造方法において、
前記製造条件として、前記バーナから噴出される前記原料ガスの流量または前記火炎形成ガスの流量を制御する、ことが好ましい。

この製造方法によれば、さらに堆積面形状を一定に製造することができるので、成長速度の変動を減少させることができ、外径変動の小さい安定的な堆積体を製造することができる。

＜本発明の実施形態の詳細＞
以下、本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法の実施形態の一例について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施形態のガラス微粒子堆積体の製造方法を実施することのできる製造装置１の構成を示す。
図１に示すように、製造装置１は、ガラス微粒子堆積体Ｍが形成される反応容器２と、反応容器２の上方から内部に吊り下げられた支持棒３と、支持棒３に取り付けられたガラスロッド４（ロッドの一例）とを備えている。また、製造装置１は、反応容器２の内部下方に配置されたガラス微粒子生成用バーナ５と、反応容器２の側面に取り付けられた排気管６と、反応容器２の外部に配置されたＣＣＤカメラ（撮像装置の一例）７と、を備えている。さらに、製造装置１は、支持棒３を昇降および回転させる昇降回転装置１０と、ガスの流量制御を行なうＭＦＣ（マスフローコントローラ）１１と、ガラス微粒子堆積体Ｍの堆積データを処理する堆積データ処理装置１２と、各部の動作を制御する制御部１３とを備えている。

支持棒３は、反応容器２の上壁に形成された貫通穴を挿通して上下方向に配置されており、反応容器２内に配置された一方の端部（図において下端部）にはガラスロッド４が取り付けられている。支持棒３は、他方の端部（図において上端部）を昇降回転装置１０により把持されており、昇降回転装置１０の制御に基づいて昇降および回転される。

ガラスロッド４は、ガラス微粒子が堆積されるロッドであり、支持棒３に取り付けられている。ガラスロッド４は、支持棒３の動作に伴って反応容器２内を支持棒３の方向に昇降されたり、支持棒３の軸まわりに回転される。

ガラス微粒子生成用バーナ５は、原料ガスが火炎加水分解されて生成されたガラス微粒子をガラスロッド４に噴き出し堆積するバーナであり、コア部を堆積するコア用バーナ５ａとクラッド部を堆積するクラッド用バーナ５ｂとによって構成されている。コア用バーナ５ａとクラッド用バーナ５ｂの先端部は反応容器２の内部に突出して配置されている。

排気管６は、ガラスロッド４およびガラス微粒子堆積体Ｍに付着しなかったガラス微粒子を反応容器２の外部に排出する管である。

ＣＣＤカメラ７は、ガラス微粒子が堆積されている最中のガラス微粒子堆積体Ｍの先端部の近傍部分である先端部近傍Ｍａをモニターする映像取得手段である。ＣＣＤカメラ７は、先端部近傍Ｍａをモニターし先端部近傍Ｍａの輝度データを測定する。ＣＣＤカメラ７は、堆積データ処理装置１２を介し制御部１３から送信されてくる制御信号に基づいて先端部近傍Ｍａのモニターを行う。モニターによって取得された輝度データは堆積データ処理装置１２へ送信される。

昇降回転装置１０は、支持棒３およびガラスロッド４を介してガラス微粒子堆積体Ｍを昇降動作および回転動作させる装置である。昇降回転装置１０は、制御部１３から送信されてくる制御信号に基づいて支持棒３の動作を制御する。

ＭＦＣ１１は、コア用バーナ５ａおよびクラッド用バーナ５ｂに供給する原料ガスの流量制御を行なう装置である。ＭＦＣ１１は、制御部１３から送信されてくる制御信号に基づいて、原料ガスの供給量の制御を行なう。原料ガスは、原料容器２１内に収容された液体原料を気化させたものが供給される。

堆積データ処理装置１２は、ＣＣＤカメラ７によって測定されたガラス微粒子堆積体Ｍのデータを処理する。堆積データ処理装置１２は、ＣＣＤカメラ７によって測定されたガラス微粒子堆積体Ｍの先端部近傍Ｍａの輝度データの演算処理を行なう。具体的には、連続した２点間の輝度変化率から微分波形を取得するとともに、取得した微分波形からガラス微粒子堆積体Ｍの先端部近傍Ｍａの堆積面輪郭を堆積中に算出する。算出された先端部近傍Ｍａの堆積面輪郭位置のデータは、堆積データ処理装置１２に設けられた記憶部１２ａに記憶される。

制御部１３は、昇降回転装置１０、ＭＦＣ１１、ＣＣＤカメラ７等の動作を制御する。図示を省略するが、制御部１３は、制御を司るＣＰＵと、ＣＰＵに係る各種処理を実行するプログラムが保持されたＲＯＭとを備える。ＣＰＵはプログラムにしたがって各動作を制御するための制御信号を昇降回転装置１０、ＭＦＣ１１、ＣＣＤカメラ７等に送信する。また、制御部１３は記憶部１３ａを備えており、記憶部１３ａには、例えば、ガラス微粒子堆積体Ｍの先端部近傍Ｍａにおける測定点の堆積面輪郭位置データ、先端部近傍Ｍａの輪郭位置に対する予め定められた目標輪郭位置のデータ等が記憶される。ここで、測定点とは、ＣＣＤカメラ７によって測定される先端部近傍Ｍａ上の長手方向における座標位置データのことであり、予め複数点が定められている。

次に、ガラス微粒子堆積体Ｍの製造方法について説明する。
先ず、昇降回転装置１０に支持棒３が取り付けられることにより、支持棒３の先端に取り付けられたガラスロッド４が反応容器２内に納められる。

ＭＦＣ１１は、制御部１３から送信される制御信号に基づき、原料ガス、火炎形成ガス、およびバーナシールガスを、コア用バーナ５ａおよびクラッド用バーナ５ｂに供給する。コア用バーナ５ａおよびクラッド用バーナ５ｂへは、原料ガス及び火炎形成ガスを投入し、バーナから噴出した原料ガスを加水分解反応させてガラス微粒子を生成する。そして、生成したガラス微粒子をガラスロッド４に対し吹き付けて、継続的にガラス微粒子を堆積させる（スス付けする）。

ＣＣＤカメラ７は、制御部１３から送信される制御信号に基づき、ガラスロッド４に堆積されたガラス微粒子堆積体Ｍの先端部近傍Ｍａを堆積開始時から継続的にモニターする。ＣＣＤカメラ７は、ガラス微粒子を堆積している最中のガラス微粒子堆積体Ｍの先端部近傍Ｍａの輝度データを測定する。
堆積データ処理装置１２は、ＣＣＤカメラ７によって測定されたこれらの輝度データに基づいてガラス微粒子堆積体Ｍの先端部近傍Ｍａの堆積面輪郭位置を算出する。
制御部１３は、算出された先端部近傍Ｍａの堆積面輪郭位置において、複数の測定点、例えば５個の測定点を特定する。

ここで、５個の測定点は、以下のような手順で予め定められる。
図２は、測定点として特定された５点の一例を示したものである。
図２の左図は、ＣＣＤカメラ７によって撮像されたガラス微粒子堆積体Ｍ１における先端部近傍Ｍａ１の堆積面輪郭ＳａおよびＳｂを示す。縦軸にガラス微粒子堆積体の長手方向の位置を示し、横軸にガラス微粒子堆積体の径方向の位置を示す。横軸において０（ゼロ）の位置がガラスロッド４の中心軸の位置を示す。

図２のガラス微粒子堆積体Ｍ１は、例えば従来の投光器と受光器を有する製造装置を用いて、レーザー光線により堆積面上の１点（例えば図２のＹ２における堆積面位置）をモニターすることにより堆積面を検出し、ガラス微粒子堆積体Ｍ１を引き上げる引上速度（製造条件の一例）を制御する製造方法で作製された堆積体である。堆積面輪郭Ｓａは、堆積中に撮像された堆積面の輪郭のうち、定常段階において引上速度が最も速かった時点の堆積面輪郭を示す。堆積面輪郭Ｓｂは、堆積中に撮像された堆積面の輪郭のうち、定常段階において引上速度が最も遅かった時点の堆積面輪郭を示す。

図２の右図は、堆積面輪郭ＳａおよびＳｂにおける堆積面の接線の傾き曲線ＫａおよびＫｂを示す。傾き曲線ＫａおよびＫｂの傾きは、堆積面輪郭ＳａおよびＳｂの座標値を微分（ｄｙ／ｄｘ）したものであり、堆積面における長手方向の傾きを示す。

制御部１３は、ガラス微粒子堆積体Ｍ１の先端部近傍Ｍａ１における５個の測定点を定めるために、ＣＣＤカメラ７によって撮像された堆積面輪郭の中から図２の左図に示す堆積面輪郭Ｓａと堆積面輪郭Ｓｂとを選択する。続いて、制御部１３は、図２の右図に示す堆積面の傾き曲線ＫａおよびＫｂにおいて２．０ｍｍ／ｍｍ以下の傾きを示す部分を測定点の候補を含む部分として選択する。図においてラインＫｉの左側が、２．０ｍｍ／ｍｍ以下の傾きに該当する。

まず、制御部１３は、例えば、図２の右図に示された堆積面の傾き曲線ＫａとＫｂとで傾きが等しくなって交差する点Ｙ３を先ず測定点の候補の一つとして選択する。図中では傾きＫａ３と傾きＫｂ３とが等しい傾きを示している。次に、制御部１３は、この点Ｙ３を中心としてその点の長手方向における前後の点Ｙ１，Ｙ２，Ｙ４，Ｙ５を残りの４つの測定点の候補として選択し、候補として選択した合計５つの測定点（Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４，Ｙ５）の各々における堆積面輪郭Ｓａの堆積面の傾きを求めそれらの平均値を求める。また、制御部１３は、５つの測定点（Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４，Ｙ５）の各々における堆積面輪郭Ｓｂの堆積面の傾きを求めそれらの平均値を求める。そして、制御部１３は、堆積面輪郭Ｓａの５つの測定点における傾きの平均値と、堆積面輪郭Ｓｂの５つの測定点における傾きの平均値とを比較する。比較した結果、その差（最大値−最小値＝変動幅）が０．４ｍｍ／ｍｍ以下である場合、制御部１３は、候補の５つの測定点を、次回以降のガラス微粒子堆積体の製造において堆積面の輪郭位置を特定する５つの測定点として決定し記憶部１３ａに記憶する。

このようにして予め特定された複数の測定点（本例では５つ）を用いて、制御部１３は、ガラス微粒子堆積体Ｍを引き上げる引上速度を制御する。

まず、制御部１３は、５個の測定点の各々について、ガラス微粒子堆積体Ｍの外径、すなわち、ガラス微粒子堆積体Ｍの長手方向に対する径方向の位置を算出する。制御部１３は、算出された輪郭位置を予め定められた目標輪郭位置と比較し、輪郭位置と目標輪郭位置が一致するようにガラス微粒子堆積体Ｍを引き上げる引上速度を制御する。具体的には、例えば、輪郭位置の値の平均値が目標輪郭位置の値の平均値よりも小さい場合には、ガラス微粒子堆積体Ｍを引き上げる引上速度を遅くするように制御する。これとは反対に、平均輪郭位置の値の平均値が目標輪郭位置の値の平均値よりも大きい場合には、引上速度を速くするように制御する。

昇降回転装置１０は、制御部１３から送信される制御信号に基づき、ガラス微粒子堆積体Ｍが堆積されたガラスロッド４を所定の引上速度で回転させながら引き上げる。これにより、先端部近傍Ｍａの輪郭位置が目標輪郭位置に沿って成長するガラス微粒子堆積体Ｍが製造される。

以上説明した本実施形態のガラス微粒子堆積体Ｍの製造方法によれば、ガラス微粒子堆積体Ｍの先端部近傍Ｍａの堆積面輪郭位置の接線の傾きが所定の範囲内となる複数の測定点を選択し、算出した輪郭位置がガラス微粒子堆積体Ｍの目標とする目標輪郭位置と一致するようにガラス微粒子堆積体Ｍを引き上げる引上速度が制御されている。輪郭位置を測定する点として、接線の傾きが所定の範囲内になる点を選択することにより、適切に堆積面形状を制御することができる。このようにして、成長速度の変動を減少させることができ、外径変動の小さいガラス微粒子堆積体を製造することができる。

また、ガラス微粒子堆積体Ｍを引き上げる引上速度を制御するために用いられる５個の測定点を、堆積面の接線の傾きが２．０ｍｍ／ｍｍ以下の領域において選択している。また、ガラス微粒子堆積体Ｍ１の製造の際に、定常段階において引上速度が最も速かった時点の堆積面輪郭Ｓａと引上速度が最も遅かった時点の堆積面輪郭Ｓｂとを選択し、複数の候補点における堆積面輪郭Ｓａ上の傾きの平均値と、複数の候補点における堆積面輪郭Ｓｂ上の傾きの平均値との差（最大値−最小値＝変動幅）が０．４ｍｍ／ｍｍ以下である場合、これら複数の候補点を複数の測定点として特定している。このように特定された複数の測定点において輪郭位置を算出し、算出された輪郭位置と目標輪郭位置とに基づいてガラス微粒子堆積体の製造条件を制御している。これにより、成長速度の変動を更に減少させることができ、外径変動の小さいガラス微粒子堆積体を製造することができる。なお、堆積面の傾きが２．０ｍｍ／ｍｍ以下の領域において測定点を選択しているが、そのような領域としては、ガラス微粒子が堆積されている最中のガラス微粒子堆積体Ｍにおける先端側の（テーパになっている）部分が相当する。

また、ガラス微粒子堆積体Ｍにおける測定点の輪郭位置が目標輪郭位置と一致するようにガラス微粒子堆積体を引き上げる引上速度を制御する。このために、測定点の輪郭位置の値の平均値が目標輪郭位置の平均値より大きいと判定された場合には引上速度を速くするように制御され、また、小さいと判定された場合には引上速度を遅くするように制御される。このような制御を行なうことにより、ガラス微粒子堆積体Ｍの堆積面輪郭の成長速度の変動を減少させることができ、外径変動の小さい安定的な堆積体の製造を可能にすることができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所等は、本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

例えば、上記実施形態では、５個の測定点における堆積面の傾きの平均値の差（変動幅）を測定点の選択の条件としたが、これに限定されず、例えば、５個の測定点における傾きの総和を選択の条件としても良い。また、５個は例示に過ぎず、他の複数個であっても良い。

また、上記実施形態では、ガラス微粒子堆積体Ｍにおける測定点の輪郭位置が目標輪郭位置と一致するようにガラス微粒子堆積体を引き上げる引上速度を制御したが、これに限定されない。例えば、ガラス微粒子生成用バーナ５から投入される原料ガスまたは火炎形成ガスの流量を制御するようにしても良い。または引上速度とガス流量の両方を制御するようにしても良い。

［実施例１］
図１に示す製造装置１を使用してガラス微粒子堆積体Ｍの製造を行う。昇降回転装置１０の支持棒３に取り付けるガラスロッド４として直径２５ｍｍ、長さ４００ｍｍの純石英ガラスを使用する。ガラス微粒子生成用バーナ５には、原料ガスとしてＳｉＣｌ_４を、火炎形成ガスとしてＨ_２、Ｏ_２を、バーナシールガスとしてＮ_２を投入する。

ガラス微粒子の堆積中にオンタイムで、反応容器２の外に設置したＣＣＤカメラ７により、予め定めた５個の測定点における輪郭位置をサンプリング間隔１秒で撮像する。５個の測定点は、上述のように、堆積面の接線の傾きが２．０ｍｍ／ｍｍ以下であって、ガラス微粒子堆積体の堆積面輪郭Ｓａの５つの測定点における傾きの平均値と、当該堆積体の堆積面輪郭Ｓｂの５つの測定点における傾きの平均値との差（変動幅）が０．４ｍｍ／ｍｍ以下となるように予め定められた点である。制御部１３により、５個の測定点における輪郭位置を算出する。また、輪郭位置と目標輪郭位置との偏差から、輪郭位置が目標輪郭位置と一致するようにガラス微粒子堆積体Ｍを引き上げる引上速度を制御する。ガラス微粒子堆積体Ｍにおいて堆積中における堆積面の成長速度の変動（ガラス微粒子堆積体Ｍを引き上げる引上速度の変動）を確認すると、図３のＬに示すような成長速度の変化になった。全堆積期間を通して成長速度の変動は少なく安定していた。

ガラス微粒子堆積体Ｍの製造が完了した後、ガラス微粒子堆積体Ｍを高温加熱して透明化しガラス母材を作製する。作製されたガラス母材の外径を顕微鏡によって測定すると、ガラス母材の全長において外径が安定化されており、平均母材の外径に対する外径変動量を、１．７％に抑えることができた。

［実施例２］
図１に示す製造装置１を使用してガラス微粒子堆積体Ｍの製造を行う。昇降回転装置１０の支持棒３に取り付けるガラスロッド４として直径２５ｍｍ、長さ４００ｍｍの純石英ガラスを使用する。ガラス微粒子生成用バーナ５には、原料ガスとしてＳｉＣｌ_４を、火炎形成ガスとしてＨ_２、Ｏ_２を、バーナシールガスとしてＮ_２を投入する。

ガラス微粒子の堆積中にオンタイムで、反応容器２の外に設置したＣＣＤカメラ７により、予め定めた５個の測定点における輪郭位置をサンプリング間隔１秒で撮像する。５個の測定点は、上述と同様にして定められた点である。制御部１３により、５個の測定点における輪郭位置を算出する。また、輪郭位置と目標輪郭位置との偏差から、輪郭位置が予め設定された目標輪郭位置と一致するようにガラス微粒子生成用バーナ５に投入する原料ガス（ＳｉＣｌ４）の流量を算出する。また、制御部１３は、算出されたＳｉＣｌ４の流量が投入されるように、ＭＦＣ１１の流量供給を制御する。

ガラス微粒子堆積体Ｍの製造が完了した後、ガラス微粒子堆積体Ｍを高温加熱して透明化しガラス母材を作製する。作製されたガラス母材の外径を顕微鏡によって測定すると、ガラス母材の全長において外径が安定化されており、平均母材の外径に対する外径変動量は、２．３％に抑えることができた。

［実施例３］
図１に示す製造装置１を使用してガラス微粒子堆積体Ｍの製造を行う。昇降回転装置１０の支持棒３に取り付けるガラスロッド４として直径２５ｍｍ、長さ４００ｍｍの純石英ガラスを使用する。ガラス微粒子生成用バーナ５には、原料ガスとしてＳｉＣｌ_４を、火炎形成ガスとしてＨ_２、Ｏ_２を、バーナシールガスとしてＮ_２を投入する。

ガラス微粒子の堆積中にオンタイムで、反応容器２の外に設置したＣＣＤカメラ７により、予め定めた５個の測定点における輪郭位置をサンプリング間隔１秒で撮像する。５個の測定点は、上述と同様にして定められた点であるが、ガラス微粒子堆積体の堆積面輪郭Ｓａの５つの測定点における傾きの平均値と、当該堆積体の堆積面輪郭Ｓｂの５つの測定点における傾きの平均値との差（変動幅）が１．０ｍｍ／ｍｍ以下となるように予め定められた点である。制御部１３により、５個の測定点における輪郭位置を算出する。また、輪郭位置と目標輪郭位置との偏差から、輪郭位置が予め設定された目標輪郭位置と一致するようにガラス微粒子堆積体Ｍを引き上げる引上速度を制御する。ガラス微粒子堆積体Ｍにおいて堆積中における堆積面の成長速度の変動（ガラス微粒子堆積体Ｍを引き上げる引上速度の変動）を確認すると、図３のＮに示すような成長速度の変化になった。堆積開始時から暫くの間は成長速度が変動していた。

ガラス微粒子堆積体Ｍの製造が完了した後、ガラス微粒子堆積体Ｍを高温加熱して透明化しガラス母材を作製する。作製されたガラス母材の外径を顕微鏡によって測定すると、ガラス母材の外径の変動は抑制されてはいるものの、実施例１よりは大きくなり、平均母材の外径に対する外径変動量は、６．６％であった。

［比較例１］
図１に示す製造装置１を使用してガラス微粒子堆積体Ｍの製造を行う。昇降回転装置１０の支持棒３に取り付けるガラスロッド４として直径２５ｍｍ、長さ４００ｍｍの純石英ガラスを使用する。ガラス微粒子生成用バーナ５には、原料ガスとしてＳｉＣｌ_４を、火炎形成ガスとしてＨ_２、Ｏ_２を、バーナシールガスとしてＮ_２を投入する。

ガラス微粒子の堆積中にオンタイムで、反応容器２の外に設置した投光器により、レーザー光線をガラス微粒子堆積体Ｍの堆積面に当ててガラス微粒子堆積体Ｍの製造を行なう。この時、ガラス微粒子堆積体Ｍの反対側に受光器を設置しておき、透過してきたレーザーの受光量をモニターする。レーザーの受光量は制御部１３に内蔵されたＰＩＤコントローラーへ送られる。制御部１３は、受光量が予め設定した閾値と近づくようにガラス微粒子堆積体Ｍの引き上げる引上速度を制御する。ガラス微粒子堆積体Ｍにおいて堆積中における堆積面の成長速度の変動（ガラス微粒子堆積体Ｍを引き上げる引上速度の変動）を確認すると、図３のＭに示すような成長速度の変化になった。堆積開始時から暫くの間は成長速度が大きく変動していた。

ガラス微粒子堆積体Ｍの製造が完了した後、ガラス微粒子堆積体Ｍを高温加熱して透明化しガラス母材を作製する。作製されたガラス母材の外径を顕微鏡によって測定すると、ガラス母材の外径は大きく変動しており、平均母材の外径に対する外径変動量は、１０．１％であった。

このように、実施例１〜３と比較例１の結果から、堆積面輪郭位置の接線の傾きが所定の範囲内となる複数の測定点を選択し、複数の測定点における輪郭位置と予め定めた目標輪郭位置とに基づいてガラス微粒子堆積体の製造条件を制御することにより、ガラス微粒子堆積体の外径変動を抑制することができることが確認できた。

Ｍ：ガラス微粒子堆積体、Ｍａ：先端部近傍、Ｓａ，Ｓｂ：堆積面輪郭、ｙ１〜ｙ５：測定点、Ｋａ，Ｋｂ：傾き曲線、Ｋａ１〜Ｋａ，５Ｋｂ１〜Ｋｂ５：傾き、１：ガラス微粒子堆積体の製造装置、２：反応容器、３：支持棒、４：ガラスロッド、５：ガラス微粒子生成用バーナ、５ａ：コア用バーナ、５ｂ：クラッド用バーナ、６：排気管、７：ＣＣＤカメラ（撮像装置）、１０：昇降回転装置、１１：ＭＦＣ（マスフローコントローラ）、１２：堆積データ処理装置、１３：制御部

Claims (4)

1. バーナから原料ガス及び火炎形成ガスを噴出してガラス微粒子を生成し、生成した前記ガラス微粒子をロッドに吹き付けて軸方向に堆積させることによってガラス微粒子堆積体を形成するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
   前記ガラス微粒子を堆積している最中の前記ガラス微粒子堆積体の先端部近傍の輝度データを撮像装置によってモニターし、
   測定された前記輝度データに基づいて、前記先端部近傍における堆積面の、長手方向の径方向の位置を示す堆積面輪郭位置を算出し、
   前記堆積面輪郭位置の接線の傾きが所定の範囲内となる複数の測定点を選択し、
   前記複数の測定点における輪郭位置と予め定めた目標輪郭位置とに基づいて、前記ガラス微粒子堆積体の製造条件を制御する、ガラス微粒子堆積体の製造方法。
2. 前記所定の範囲内となる前記複数の測定点として、前記堆積面輪郭位置の接線の傾きが２．０ｍｍ／ｍｍ以下であり、前記複数の測定点における接線の傾きの平均値の変動幅が０．４ｍｍ／ｍｍ以下である点を選択する、請求項１に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
3. 前記製造条件として、前記ガラス微粒子堆積体を引き上げる引上速度を制御する、請求項１または２に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
4. 前記製造条件として、前記バーナから噴出される前記原料ガスの流量または前記火炎形成ガスの流量を制御する、請求項１から３のいずれか一項に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
   

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