JP2553791C - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はガラス母材表面の凹凸をなくし、表面を平滑化するための火炎研磨方
法に関する。 【０００２】 【従来の技術】 従来、高純度石英母材を作製する方法として、ＶＡＤ（Vapor Phase Axial De
position）法がある。この方法は、図５に示すように回転する石英ロッド６また
は出発棒の外周または先端に酸水素バーナーの火炎８中にて合成したＳｉＯ2ガ
ラス微粒子を堆積させ、軸方向に多孔質ガラス母材７を形成した後、該多孔質ガ
ラス母材７を加熱透明化処理するものである。 この透明ガラス体の表面は数μｍ程度の凹凸が存在するため、図６に示すよう
に酸水素バーナー３にてガラス母材２の表面を火炎研磨し、平滑な表面を得てい
た。この火炎研磨の際の旋盤は横型であり、ガラス母材２を支持棒１に取り付け
、該支持棒１をチャック４により旋盤に固定してバーナー３を移動させながら火
炎研磨する方法が主流であった。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】 近年、光ファイバの低コスト化の観点から、母材を太径あるいは長尺にする大
型化が進んでいる。従来、この種の横型旋盤では母材重量が重くなるにつれ、支
持棒のみの支持では、支持棒への負担が大きくなり、破断する危険性があった。 また、母材の太径化に伴ない、中心部まで十分に加熱されず熱歪によって冷却
中、母材表面が割れるという現象が頻発した。 本発明はこれらの点を改良したガラス母材の火炎研磨方法を提案しようとする
ものである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】 本発明は上記問題点を解決するため、回転するガラス母材表面を該ガラス母材
と相対的に移動する酸水素炎にて火炎研磨する方法において、該ガラス母材を鉛
直方向に保持し、該ガラス母材下部からガラス母材上部に向けてガラス母材表面
を火炎研磨することを特徴とする。 本発明においてガラス母材を火炎研磨する酸水素炎バーナーの下方に配置した
補助バーナーにより該ガラス母材を加熱しつつ火炎研磨することは、火炎研磨に
よって発生した白粉（ＳｉＯ2粉）を除去できるので特に好ましい実施態様であ
る。 【０００５】 【作用】 本発明では大型ガラス母材を鉛直方向に支持するので、母材の自重による支持
棒の破断の危険性を避けることができる。 また、火炎研磨処理を母材下部から行えば、火炎の上昇流により、酸水素火炎
母材に当たる面の直上をも予熱することができるので、母材の割れを防ぐことに
対しても有効に働く。 更に、補助バーナーによって母材下部を加熱するので、火炎研磨、酸水素バー ナーによって発生した白粉を付着させずに、火炎研磨できる。この理由は、母材
下部を加熱しておけば、母材が冷されないので、ＳｉＯ2粉が付着しないためで
ある。 【０００６】 【実施例】 以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定され
るところはない。 実施例１ 直径３０ｍｍφの石英ロッド上に、ＶＡＤ法によりＳｉＣｌ4を加水分解させ
２５０ｍｍ厚さ、長さ１０００ｍｍのＳｉＯ2ガラス微粒子を堆積させた。次に
該多孔質母材を、１６００℃に昇温させた真空炉にて加熱、透明ガラス化し、直
径１２０ｍｍ、長さ１０００ｍｍの光ファイバ用ガラス母材（プリフォーム）を
得た。該母材重量は３６ｋｇであった。このガラス母材表面の凹凸を表面粗さ計
で測定したところ３〜５μｍであった。 該ガラス母材２の両端に直径４０ｍｍの支持棒１を接続し、図１に示す形態に
て支持棒１を上下方向に移動可能なチャック４で把持し、該ガラス母材２を鉛直
方向に固定した。このとき酸水素バーナー３は固定した。酸水素バーナー３は片
側から１３本配列し、水素３００リットル／分、酸素６０リットル／分を供給し
た。 該ガラス母材２は下部（ａ）を始点とし、１０ｍｍ／分の移動速度にて終点で
ある上部（ｂ）まで下方へ移動させることにより、表面を火炎研磨した。火炎研
磨処理後のガラス母材の凹凸を調べたところ、１．０μｍと平滑化されているこ
とを確認できた。 以上で得られた本発明によるガラス母材を光ファイバプリフォームとして直径
１２５μｍの光ファイバに線引きし、破断強度を調べたところ、６．５ｋｇと良
好な特性を得ることができた。 【０００７】 実施例２ 実施例１と同様の方法にてＶＡＤ法により作製した長さ１０００ｍｍ、直径１ ２０ｍｍφのガラス母材について、酸水素バーナーの配置を図２に示すように両
側から６本ずつ計１２本配列とし、水素３００リットル／分、酸素６０リットル
／分を供給し、実施例１と同様の方法にてガラス母材を（ａ）から（ｂ）まで下
方へ移動させることにより、大型母材の火炎研磨を試みたところ、移動速度を１
５ｍｍ／分まで速くすることができた。得られた母材の表面の凹凸は０．８μｍ
と十分平滑化されていることを確認した。また、得られたファイバの破断強度も
、７．０ｋｇと良好な特性であった。 即ち、この配列方法であれば両側から酸水素炎で火炎研磨されるので、母材が
回転している間、常時加熱されることにより、熱効率の観点から実施例１よりも
移動速度（処理速度）を上げられたものと考えることができる。 【０００８】 実施例３ 図３に示すように、実施例２と同じ酸水素バーナーの配列とし、更に該酸水素
バーナーの下方３０ｍｍのところに両側から３本ずつ計６本のＮ2吹きつけ用バ
ーナー５を配列する構成とした。水素４００リットル／分、酸素８０リットル／
分を酸水素バーナー３に供給し、Ｎ2吹付用バーナー５にはＮ2５０リットル／分
を供給した。Ｎ2を吹きつける目的は、母材２を高温で火炎研磨したときに母材
表面に付着するＳｉＯ2白色粉末を除去するためである。しかしながら、白色粉
末除去は可能となったきの、火炎研磨温度も下がり、必ずしも効率的とは言えな
かった。 得られた火炎研磨された母材の表面凹凸を調べたところ、０．５μｍに低減さ
れていた。この光ファイバ用プリフォーム母材を直径１２５μｍの光ファイバに
線引したところ、該光ファイバの破断強度は７ｋｇと良好であった。 【０００９】 実施例４ 図４に示すように、実施例２と同じ酸水素バーナーの配列とし、更に該酸水素
バーナーの下方３０ｍｍのところに両側から３本ずつ計６本の加熱用補助バーナ
ー９を配列する構成とした。水素４００リットル／分、酸素１００リットル／分
を酸水素バーナー３に供給し、母材２の加熱速度を上げ、加熱用補助バーナー ９には水素６０リットル／分、Ｏ2２０リットル／分を供給した。加熱用補助バ
ーナーによる加熱の目的は、母材２を高温で火炎研磨したときに母材表面に付着
するＳｉＯ2白色粉末を除去するためである。 得られた火炎研磨された母材の表面凹凸を調べたところ、０．５μｍに低減さ
れていた。この光ファイバ用プリフォーム母材を直径１２５μｍの光ファイバに
線引したところ、該光ファイバの破断強度は７ｋｇに向上していた。 【００１０】 上記実施例１〜４の結果をみると、従来の横型旋盤による火炎研磨処理法では
母材表面の凹凸が１．５〜３．０μｍであったのに比べ、本発明によれば０．５
〜１．０μｍと非常に平滑度が向上していることが明らかにわかる。またこれに
より、従来法による線引きしたファイバの破断強度が５．５〜６．０ｋｇ程度で
あったものが、本発明では６．５〜７．０ｋｇ程度と向上した。 【００１１】 【発明の効果】 以上説明したように、本発明は大型重量ガラス母材の火炎研磨を鉛直方向（縦
型旋盤）に把持し、該ガラス母材下部からガラス母材上部に向けてガラス母材表
面を火炎研磨するので、横型旋盤で心配される支持棒のヒビ割れ、破損等の危険
性がなくなり、大型母材の表面を効果的に高速で火炎研磨し、割れのない平滑な
表面を得ることができる。
法に関する。 【０００２】 【従来の技術】 従来、高純度石英母材を作製する方法として、ＶＡＤ（Vapor Phase Axial De
position）法がある。この方法は、図５に示すように回転する石英ロッド６また
は出発棒の外周または先端に酸水素バーナーの火炎８中にて合成したＳｉＯ2ガ
ラス微粒子を堆積させ、軸方向に多孔質ガラス母材７を形成した後、該多孔質ガ
ラス母材７を加熱透明化処理するものである。 この透明ガラス体の表面は数μｍ程度の凹凸が存在するため、図６に示すよう
に酸水素バーナー３にてガラス母材２の表面を火炎研磨し、平滑な表面を得てい
た。この火炎研磨の際の旋盤は横型であり、ガラス母材２を支持棒１に取り付け
、該支持棒１をチャック４により旋盤に固定してバーナー３を移動させながら火
炎研磨する方法が主流であった。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】 近年、光ファイバの低コスト化の観点から、母材を太径あるいは長尺にする大
型化が進んでいる。従来、この種の横型旋盤では母材重量が重くなるにつれ、支
持棒のみの支持では、支持棒への負担が大きくなり、破断する危険性があった。 また、母材の太径化に伴ない、中心部まで十分に加熱されず熱歪によって冷却
中、母材表面が割れるという現象が頻発した。 本発明はこれらの点を改良したガラス母材の火炎研磨方法を提案しようとする
ものである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】 本発明は上記問題点を解決するため、回転するガラス母材表面を該ガラス母材
と相対的に移動する酸水素炎にて火炎研磨する方法において、該ガラス母材を鉛
直方向に保持し、該ガラス母材下部からガラス母材上部に向けてガラス母材表面
を火炎研磨することを特徴とする。 本発明においてガラス母材を火炎研磨する酸水素炎バーナーの下方に配置した
補助バーナーにより該ガラス母材を加熱しつつ火炎研磨することは、火炎研磨に
よって発生した白粉（ＳｉＯ2粉）を除去できるので特に好ましい実施態様であ
る。 【０００５】 【作用】 本発明では大型ガラス母材を鉛直方向に支持するので、母材の自重による支持
棒の破断の危険性を避けることができる。 また、火炎研磨処理を母材下部から行えば、火炎の上昇流により、酸水素火炎
母材に当たる面の直上をも予熱することができるので、母材の割れを防ぐことに
対しても有効に働く。 更に、補助バーナーによって母材下部を加熱するので、火炎研磨、酸水素バー ナーによって発生した白粉を付着させずに、火炎研磨できる。この理由は、母材
下部を加熱しておけば、母材が冷されないので、ＳｉＯ2粉が付着しないためで
ある。 【０００６】 【実施例】 以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定され
るところはない。 実施例１ 直径３０ｍｍφの石英ロッド上に、ＶＡＤ法によりＳｉＣｌ4を加水分解させ
２５０ｍｍ厚さ、長さ１０００ｍｍのＳｉＯ2ガラス微粒子を堆積させた。次に
該多孔質母材を、１６００℃に昇温させた真空炉にて加熱、透明ガラス化し、直
径１２０ｍｍ、長さ１０００ｍｍの光ファイバ用ガラス母材（プリフォーム）を
得た。該母材重量は３６ｋｇであった。このガラス母材表面の凹凸を表面粗さ計
で測定したところ３〜５μｍであった。 該ガラス母材２の両端に直径４０ｍｍの支持棒１を接続し、図１に示す形態に
て支持棒１を上下方向に移動可能なチャック４で把持し、該ガラス母材２を鉛直
方向に固定した。このとき酸水素バーナー３は固定した。酸水素バーナー３は片
側から１３本配列し、水素３００リットル／分、酸素６０リットル／分を供給し
た。 該ガラス母材２は下部（ａ）を始点とし、１０ｍｍ／分の移動速度にて終点で
ある上部（ｂ）まで下方へ移動させることにより、表面を火炎研磨した。火炎研
磨処理後のガラス母材の凹凸を調べたところ、１．０μｍと平滑化されているこ
とを確認できた。 以上で得られた本発明によるガラス母材を光ファイバプリフォームとして直径
１２５μｍの光ファイバに線引きし、破断強度を調べたところ、６．５ｋｇと良
好な特性を得ることができた。 【０００７】 実施例２ 実施例１と同様の方法にてＶＡＤ法により作製した長さ１０００ｍｍ、直径１ ２０ｍｍφのガラス母材について、酸水素バーナーの配置を図２に示すように両
側から６本ずつ計１２本配列とし、水素３００リットル／分、酸素６０リットル
／分を供給し、実施例１と同様の方法にてガラス母材を（ａ）から（ｂ）まで下
方へ移動させることにより、大型母材の火炎研磨を試みたところ、移動速度を１
５ｍｍ／分まで速くすることができた。得られた母材の表面の凹凸は０．８μｍ
と十分平滑化されていることを確認した。また、得られたファイバの破断強度も
、７．０ｋｇと良好な特性であった。 即ち、この配列方法であれば両側から酸水素炎で火炎研磨されるので、母材が
回転している間、常時加熱されることにより、熱効率の観点から実施例１よりも
移動速度（処理速度）を上げられたものと考えることができる。 【０００８】 実施例３ 図３に示すように、実施例２と同じ酸水素バーナーの配列とし、更に該酸水素
バーナーの下方３０ｍｍのところに両側から３本ずつ計６本のＮ2吹きつけ用バ
ーナー５を配列する構成とした。水素４００リットル／分、酸素８０リットル／
分を酸水素バーナー３に供給し、Ｎ2吹付用バーナー５にはＮ2５０リットル／分
を供給した。Ｎ2を吹きつける目的は、母材２を高温で火炎研磨したときに母材
表面に付着するＳｉＯ2白色粉末を除去するためである。しかしながら、白色粉
末除去は可能となったきの、火炎研磨温度も下がり、必ずしも効率的とは言えな
かった。 得られた火炎研磨された母材の表面凹凸を調べたところ、０．５μｍに低減さ
れていた。この光ファイバ用プリフォーム母材を直径１２５μｍの光ファイバに
線引したところ、該光ファイバの破断強度は７ｋｇと良好であった。 【０００９】 実施例４ 図４に示すように、実施例２と同じ酸水素バーナーの配列とし、更に該酸水素
バーナーの下方３０ｍｍのところに両側から３本ずつ計６本の加熱用補助バーナ
ー９を配列する構成とした。水素４００リットル／分、酸素１００リットル／分
を酸水素バーナー３に供給し、母材２の加熱速度を上げ、加熱用補助バーナー ９には水素６０リットル／分、Ｏ2２０リットル／分を供給した。加熱用補助バ
ーナーによる加熱の目的は、母材２を高温で火炎研磨したときに母材表面に付着
するＳｉＯ2白色粉末を除去するためである。 得られた火炎研磨された母材の表面凹凸を調べたところ、０．５μｍに低減さ
れていた。この光ファイバ用プリフォーム母材を直径１２５μｍの光ファイバに
線引したところ、該光ファイバの破断強度は７ｋｇに向上していた。 【００１０】 上記実施例１〜４の結果をみると、従来の横型旋盤による火炎研磨処理法では
母材表面の凹凸が１．５〜３．０μｍであったのに比べ、本発明によれば０．５
〜１．０μｍと非常に平滑度が向上していることが明らかにわかる。またこれに
より、従来法による線引きしたファイバの破断強度が５．５〜６．０ｋｇ程度で
あったものが、本発明では６．５〜７．０ｋｇ程度と向上した。 【００１１】 【発明の効果】 以上説明したように、本発明は大型重量ガラス母材の火炎研磨を鉛直方向（縦
型旋盤）に把持し、該ガラス母材下部からガラス母材上部に向けてガラス母材表
面を火炎研磨するので、横型旋盤で心配される支持棒のヒビ割れ、破損等の危険
性がなくなり、大型母材の表面を効果的に高速で火炎研磨し、割れのない平滑な
表面を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の一実施態様の概略説明図であり、実施例１において片側に酸水素火炎
を配列した場合を示す。 【図２】 本発明の別の実施態様の概略説明図であり、実施例２において両側に酸水素火
炎を配列した場合を示す。 【図３】 本発明のさらに別の実施態様の概略説明図であり、実施例３においてＮ2吹き
付用バーナーを下方に設けた場合を示す。 【図４】 本発明のさらに別の実施態様の概略説明図であり、実施例４において加熱用補
助バーナーを下方に設けた場合を示す。 【図５】 従来法の概略説明図である。 【図６】 ガラス微粒子の堆積工程を示す概略図である。 【符号の説明】 １ 支持棒 ２ ガラス母材 ３ 酸水素バーナ ４ チャック ５ Ｎ2吹付用バーナー ６ 石英ロッド ７ 多孔質母材 ８ 酸水素火炎 ９ 加熱用補助バーナ
を配列した場合を示す。 【図２】 本発明の別の実施態様の概略説明図であり、実施例２において両側に酸水素火
炎を配列した場合を示す。 【図３】 本発明のさらに別の実施態様の概略説明図であり、実施例３においてＮ2吹き
付用バーナーを下方に設けた場合を示す。 【図４】 本発明のさらに別の実施態様の概略説明図であり、実施例４において加熱用補
助バーナーを下方に設けた場合を示す。 【図５】 従来法の概略説明図である。 【図６】 ガラス微粒子の堆積工程を示す概略図である。 【符号の説明】 １ 支持棒 ２ ガラス母材 ３ 酸水素バーナ ４ チャック ５ Ｎ2吹付用バーナー ６ 石英ロッド ７ 多孔質母材 ８ 酸水素火炎 ９ 加熱用補助バーナ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項２】 回転するガラス母材表面を該ガラス母材と相対的に移動する酸
水素炎にて火炎研磨する方法において、該ガラス母材を鉛直方向に保持し、該ガ
ラス母材下部からガラス母材上部に向けてガラス母材表面を火炎研磨することを
特徴とするガラス母材の火炎研磨方法。 【請求項３】 ガラス母材を火炎研磨する酸水素炎バーナーの下方に配置した
補助バーナーにより該ガラス母材を加熱しつつ火炎研磨することを特徴とする請
求項２記載のガラス母材の火炎研磨方法。
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