JP3017491B1 - 光ファイバ―用ガラス母材延伸装置 - Google Patents
光ファイバ―用ガラス母材延伸装置Info
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- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/01205—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
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- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
Abstract
【要約】
【課題】寸法精度の優れたガラスロッドを延伸できる光
ファイバー用ガラス母材延伸装置を提供する。 【解決手段】光ファイバー用ガラス母材延伸装置は、光
ファイバー用のガラス母材１を加熱炉３で溶融軟化させ
ガラスロッド１０に延伸する装置であって、加熱炉３に
装備される円筒形状の発熱体６の長さＬおよび内径Ｄ
と、ガラス母材１の外径Ｃとの関係が、Ｌ／Ｃ＝０.７
〜４で、かつＤ／Ｃ＝１.１〜４である。
ファイバー用ガラス母材延伸装置を提供する。 【解決手段】光ファイバー用ガラス母材延伸装置は、光
ファイバー用のガラス母材１を加熱炉３で溶融軟化させ
ガラスロッド１０に延伸する装置であって、加熱炉３に
装備される円筒形状の発熱体６の長さＬおよび内径Ｄ
と、ガラス母材１の外径Ｃとの関係が、Ｌ／Ｃ＝０.７
〜４で、かつＤ／Ｃ＝１.１〜４である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバーを線
曳きするためのガラスロッドをガラス母材から延伸する
装置に関するものである。
曳きするためのガラスロッドをガラス母材から延伸する
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信の分野で多用されている光ファイ
バは、気相成長法により製造された円柱状のガラス母材
から、一旦、光ファイバプリフォームといわれている小
径のガラスロッドに溶融延伸し、そのガラスロッドを加
熱しながら線曳きして製造される。
バは、気相成長法により製造された円柱状のガラス母材
から、一旦、光ファイバプリフォームといわれている小
径のガラスロッドに溶融延伸し、そのガラスロッドを加
熱しながら線曳きして製造される。
【０００３】ガラス母材からガラスロッドへの延伸は、
図１に示すように、ガラス母材１が供給機構２で加熱炉
３へ送り込まれ、そこで加熱されて軟化し、曳取装置４
で細径なガラスロッド１０に延伸され曳き取られる。得
られるガラスロッド１０の径ｃは、単位時間あたりに送
り込まれるガラス母材１の量と曳き取られるガラスロッ
ド１０の量が不変であるから、ガラス母材１の径Ｃ、送
り込み速度Ｖ、ガラスロッド１０の曳き取り速度ｖとす
ると、ｃ＝Ｃ(Ｖ/ｖ)１／２となる。
図１に示すように、ガラス母材１が供給機構２で加熱炉
３へ送り込まれ、そこで加熱されて軟化し、曳取装置４
で細径なガラスロッド１０に延伸され曳き取られる。得
られるガラスロッド１０の径ｃは、単位時間あたりに送
り込まれるガラス母材１の量と曳き取られるガラスロッ
ド１０の量が不変であるから、ガラス母材１の径Ｃ、送
り込み速度Ｖ、ガラスロッド１０の曳き取り速度ｖとす
ると、ｃ＝Ｃ(Ｖ/ｖ)１／２となる。
【０００４】ガラスロッド１０の形状は、本来であれば
送り込まれるガラス母材１の形状に相似するが、時とし
て真円度や真直度に狂いがある。ガラスロッドに狂いが
あると、これを線曳きして完成した光ファイバの光学性
能に重大な影響を与える。ガラス母材の真円度や真直度
に問題がないのにガラスロッドには狂いが生ずる原因と
して、延伸装置の作動状態が着目され、ガラス母材の溶
融温度や送り速度など種々検討されていたが、必ずしも
明瞭ではなかった。
送り込まれるガラス母材１の形状に相似するが、時とし
て真円度や真直度に狂いがある。ガラスロッドに狂いが
あると、これを線曳きして完成した光ファイバの光学性
能に重大な影響を与える。ガラス母材の真円度や真直度
に問題がないのにガラスロッドには狂いが生ずる原因と
して、延伸装置の作動状態が着目され、ガラス母材の溶
融温度や送り速度など種々検討されていたが、必ずしも
明瞭ではなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者は、加
熱炉内の発熱体の寸法とガラス母材の大きさについて研
究し、これらの要因が延伸されるガラスロッドの寸法精
度に重大な影響をあたえることを見出した。この知見の
下になされた本発明は、寸法精度の優れたガラスロッド
を延伸できる光ファイバー用ガラス母材延伸装置を提供
するものである。
熱炉内の発熱体の寸法とガラス母材の大きさについて研
究し、これらの要因が延伸されるガラスロッドの寸法精
度に重大な影響をあたえることを見出した。この知見の
下になされた本発明は、寸法精度の優れたガラスロッド
を延伸できる光ファイバー用ガラス母材延伸装置を提供
するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めなされた本発明の光ファイバー用ガラス母材延伸装置
は、実施例に対応する図１に示すとおり、光ファイバー
用のガラス母材１を加熱炉３で溶融軟化させガラスロッ
ド１０に延伸する装置であって、加熱炉３に装備される
円筒形状の発熱体６の長さＬおよび内径Ｄと、ガラス母
材１の外径Ｃとの関係が、Ｌ／Ｃ＝０.７〜４で、かつ
Ｄ／Ｃ＝１.１〜４であることを特徴としている。
めなされた本発明の光ファイバー用ガラス母材延伸装置
は、実施例に対応する図１に示すとおり、光ファイバー
用のガラス母材１を加熱炉３で溶融軟化させガラスロッ
ド１０に延伸する装置であって、加熱炉３に装備される
円筒形状の発熱体６の長さＬおよび内径Ｄと、ガラス母
材１の外径Ｃとの関係が、Ｌ／Ｃ＝０.７〜４で、かつ
Ｄ／Ｃ＝１.１〜４であることを特徴としている。
【０００７】さらに好ましくは、ＬおよびＤと、Ｃとの
関係が、Ｌ／Ｃ＝０.７〜２.１で、かつＤ／Ｃ＝１.１
〜２.３である。
関係が、Ｌ／Ｃ＝０.７〜２.１で、かつＤ／Ｃ＝１.１
〜２.３である。
【０００８】円筒形状の発熱体６の長さがＬ＝０.７Ｃ
（Ｃ＝ガラス母材１の外径）より短い場合、ガラス母材
１を軟化させるだけの熱量を得るためには、発熱体６の
温度を高くする必要があり、加熱炉３に大きな熱的負荷
がかかり、変形や割れなどを誘発する可能性が高い。発
熱体６の表面積は相対的に小さくなるため、単位面積当
たりの発熱量が大きくなり、発熱体６の劣化が激しく、
表面からの発塵が起こりやすくなる。この塵埃がガラス
母材１の軟化部分に付着するとガラスロッド１０の傷の
原因となり歩留りが悪化する。また発熱体６の長さＬが
短いとガラス母材１の軸方向で加熱領域が狭く、炉内の
温度分布が急峻となり、ガラスロッド１０の外径を安定
させる望ましい炉内温度分布が得られない。発熱体６の
表面に異物など付着した場合、異物により発熱体６の表
面は周方向に温度不均一な部分が発生し、ガラス母材１
の軟化部も周方向に温度が不均一になるため、周方向で
軟化部の粘度が異なる。従って、延伸の度合いが偏るた
めガラスロッド１０が湾曲するが、この現象はガラス母
材１の軟化部分が小さい程、すなわち発熱体６の長さが
短いほど大きい。
（Ｃ＝ガラス母材１の外径）より短い場合、ガラス母材
１を軟化させるだけの熱量を得るためには、発熱体６の
温度を高くする必要があり、加熱炉３に大きな熱的負荷
がかかり、変形や割れなどを誘発する可能性が高い。発
熱体６の表面積は相対的に小さくなるため、単位面積当
たりの発熱量が大きくなり、発熱体６の劣化が激しく、
表面からの発塵が起こりやすくなる。この塵埃がガラス
母材１の軟化部分に付着するとガラスロッド１０の傷の
原因となり歩留りが悪化する。また発熱体６の長さＬが
短いとガラス母材１の軸方向で加熱領域が狭く、炉内の
温度分布が急峻となり、ガラスロッド１０の外径を安定
させる望ましい炉内温度分布が得られない。発熱体６の
表面に異物など付着した場合、異物により発熱体６の表
面は周方向に温度不均一な部分が発生し、ガラス母材１
の軟化部も周方向に温度が不均一になるため、周方向で
軟化部の粘度が異なる。従って、延伸の度合いが偏るた
めガラスロッド１０が湾曲するが、この現象はガラス母
材１の軟化部分が小さい程、すなわち発熱体６の長さが
短いほど大きい。
【０００９】発熱体６の長さがＬ＝２.１Ｃより長い場
合、ガラス母材１の軸方向で加熱領域が広くなり、炉内
の温度分布がなだらかになり、ガラスロッド１０の外径
を安定させるための望ましい炉内温度分布から外れてし
まう。ガラス母材１の軟化部分が広くなるため、外径制
御性が悪化し、ガラスロッド１０の外径安定性が悪化す
る。その他、ガラス母材１の軟化部分、すなわち幾何学
的形状が変化する時間が長くなり、真直度を悪化させる
因子、ガラス母材１の供給機構２の中心から曳取装置４
の中心を通る直線と、ガラス母材１の軟化部分の中心の
間の距離（理想的には０）が変動する時間が長くなる。
そのため真直度を悪くする。
合、ガラス母材１の軸方向で加熱領域が広くなり、炉内
の温度分布がなだらかになり、ガラスロッド１０の外径
を安定させるための望ましい炉内温度分布から外れてし
まう。ガラス母材１の軟化部分が広くなるため、外径制
御性が悪化し、ガラスロッド１０の外径安定性が悪化す
る。その他、ガラス母材１の軟化部分、すなわち幾何学
的形状が変化する時間が長くなり、真直度を悪化させる
因子、ガラス母材１の供給機構２の中心から曳取装置４
の中心を通る直線と、ガラス母材１の軟化部分の中心の
間の距離（理想的には０）が変動する時間が長くなる。
そのため真直度を悪くする。
【００１０】発熱体６の内径Ｄ＝１.１Ｃより小さいと
ガラス母材１の軸方向で加熱領域が狭くなり、炉内の温
度分布が急峻となり、延伸後のガラスロッド１０の外径
を安定させる望ましい炉内温度分布がえられない。発熱
体６の表面に異物など付着したとき、ガラス母材１の軟
化部も周方向に温度が不均一になり、延伸の度合いが偏
るためガラスロッド１０が湾曲するが、ガラス母材１と
発熱体６が接近する程、すなわち発熱体６の内径が小さ
いほど湾曲が大きい。
ガラス母材１の軸方向で加熱領域が狭くなり、炉内の温
度分布が急峻となり、延伸後のガラスロッド１０の外径
を安定させる望ましい炉内温度分布がえられない。発熱
体６の表面に異物など付着したとき、ガラス母材１の軟
化部も周方向に温度が不均一になり、延伸の度合いが偏
るためガラスロッド１０が湾曲するが、ガラス母材１と
発熱体６が接近する程、すなわち発熱体６の内径が小さ
いほど湾曲が大きい。
【００１１】発熱体６の内径Ｄ＝４より大きい場合、ガ
ラス母材１の表面と発熱体６の距離が離れ、発熱体６か
らガラス母材１に照射される熱線が拡がって加熱領域が
広くなって、ガラス母材１の軟化部分が広くなるため、
ガラス母材延伸装置の外径制御性が悪化し、ガラスロッ
ド１０の外径安定性が悪化する。発熱体６の径が大きい
とガラス母材１までの距離が長くなるため同一の温度を
得るにも電力消費量が多くなり、また電源装置を大容量
化しなけらばならない。大きい発熱体６（消耗性があ
る）は定期的な交換にあたり高価となる。
ラス母材１の表面と発熱体６の距離が離れ、発熱体６か
らガラス母材１に照射される熱線が拡がって加熱領域が
広くなって、ガラス母材１の軟化部分が広くなるため、
ガラス母材延伸装置の外径制御性が悪化し、ガラスロッ
ド１０の外径安定性が悪化する。発熱体６の径が大きい
とガラス母材１までの距離が長くなるため同一の温度を
得るにも電力消費量が多くなり、また電源装置を大容量
化しなけらばならない。大きい発熱体６（消耗性があ
る）は定期的な交換にあたり高価となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明を適用する光ファイバー用
ガラス母材延伸装置は、図１に示すとおり、ガラス母材
１を加熱炉３へ送り込む供給機構２、および加熱炉３で
加熱されて軟化したガラス母材１を延伸し加熱炉３から
ガラスロッド１０を曳き取る装置４を備えている。
ガラス母材延伸装置は、図１に示すとおり、ガラス母材
１を加熱炉３へ送り込む供給機構２、および加熱炉３で
加熱されて軟化したガラス母材１を延伸し加熱炉３から
ガラスロッド１０を曳き取る装置４を備えている。
【００１３】加熱炉３は、図２に示すとおり、ステンレ
スの炉体外装５の中央部に耐熱セラミック７で支えられ
発熱体６が配置される。発熱体６はカーボングラファイ
トからなる円筒形であり、電気抵抗値の調整のため上下
の縦縞状に薄肉になっている。また発熱体６の上辺と下
辺の対角する位置には図示外のリード線が接触して取り
付けられ、そのリード線はターミナル８・８に接続され
ている。尚、ターミナル８・８は、電力制御回路付の電
源装置に接続されている。そして炉体外装５の内側と耐
熱セラミック７の空隙には断熱材９が充填されている。
スの炉体外装５の中央部に耐熱セラミック７で支えられ
発熱体６が配置される。発熱体６はカーボングラファイ
トからなる円筒形であり、電気抵抗値の調整のため上下
の縦縞状に薄肉になっている。また発熱体６の上辺と下
辺の対角する位置には図示外のリード線が接触して取り
付けられ、そのリード線はターミナル８・８に接続され
ている。尚、ターミナル８・８は、電力制御回路付の電
源装置に接続されている。そして炉体外装５の内側と耐
熱セラミック７の空隙には断熱材９が充填されている。
【００１４】この光ファイバー用ガラス母材延伸装置の
加熱炉３は、発熱体６に電源装置から給電されて所定の
温度に昇温したら、その温度を電源装置に付属の電力制
御回路で一定に保たれる。供給機構２によりガラス母材
１を加熱炉３へ送り込む一方で、加熱炉３から曳取装置
４によりガラスロッド１０を曳き取る。加熱炉３内では
発熱体６からの熱によりガラス母材１が溶融軟化してお
り延伸してコーンを形成しつつ低温域まで曳き取られる
ことにより固化して延伸が止まり、一定の外径を持つガ
ラスロッド１０となる。
加熱炉３は、発熱体６に電源装置から給電されて所定の
温度に昇温したら、その温度を電源装置に付属の電力制
御回路で一定に保たれる。供給機構２によりガラス母材
１を加熱炉３へ送り込む一方で、加熱炉３から曳取装置
４によりガラスロッド１０を曳き取る。加熱炉３内では
発熱体６からの熱によりガラス母材１が溶融軟化してお
り延伸してコーンを形成しつつ低温域まで曳き取られる
ことにより固化して延伸が止まり、一定の外径を持つガ
ラスロッド１０となる。
【００１５】上記の光ファイバー用ガラス母材延伸装置
で、ガラスロッド１０を試作した。加熱延伸すべきガラ
ス母材１の外径Ｃ、円筒形の発熱体６の長さＬ＝１００
０、内径Ｄについては、実施例１〜３がＬ／Ｃ＝０.７
〜４、Ｄ／Ｃ＝１.１〜４Ｃの範囲内、比較例１〜３は
その範囲外の例である。
で、ガラスロッド１０を試作した。加熱延伸すべきガラ
ス母材１の外径Ｃ、円筒形の発熱体６の長さＬ＝１００
０、内径Ｄについては、実施例１〜３がＬ／Ｃ＝０.７
〜４、Ｄ／Ｃ＝１.１〜４Ｃの範囲内、比較例１〜３は
その範囲外の例である。
【００１６】実施例１（Ｌ／Ｃ＝２.８、Ｄ／Ｃ＝２.
５）、実施例２（Ｌ／Ｃ＝１.５、Ｄ／Ｃ＝１.３）、比
較例２（Ｌ／Ｃ＝４.２、Ｄ／Ｃ＝４.５）のガラスロッ
ドを試作したときの加熱炉３内の温度分布が図３に示し
てある。
５）、実施例２（Ｌ／Ｃ＝１.５、Ｄ／Ｃ＝１.３）、比
較例２（Ｌ／Ｃ＝４.２、Ｄ／Ｃ＝４.５）のガラスロッ
ドを試作したときの加熱炉３内の温度分布が図３に示し
てある。
【００１７】ガラスロッドの目標外径は６２mmφで設定
してある。各実施例、比較例により試作した４０００mm
のガラスロッドの全長に渡り外径の測定を計測した。目
標外径と実測値との差（最大値）を表１に示してある。
してある。各実施例、比較例により試作した４０００mm
のガラスロッドの全長に渡り外径の測定を計測した。目
標外径と実測値との差（最大値）を表１に示してある。
【００１８】
【００１９】図４（ａ）には各実施例、同じく（ｂ）に
は各比較例のガラスロッドの全長に亘る外径の計測値を
示してある。グラフの横軸は一端（０mm）からの位置
（最大４０００mm）、縦軸は外径の値である。
は各比較例のガラスロッドの全長に亘る外径の計測値を
示してある。グラフの横軸は一端（０mm）からの位置
（最大４０００mm）、縦軸は外径の値である。
【００２０】また各実施例、比較例により試作したガラ
スロッドの真直度（同位置断面における径の最大値と最
小値の差）を計測した。そのうち実施例２と比較例２の
ガラスロッドの真直度のヒストグラムを図５（ａ）およ
び（ｂ）に示してある。
スロッドの真直度（同位置断面における径の最大値と最
小値の差）を計測した。そのうち実施例２と比較例２の
ガラスロッドの真直度のヒストグラムを図５（ａ）およ
び（ｂ）に示してある。
【００２１】以上の計測結果から、比較例のガラスロッ
ドより実施例のガラスロッドは相対的にみて優れている
ことが確認された。
ドより実施例のガラスロッドは相対的にみて優れている
ことが確認された。
【００２２】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明を適
用する光ファイバー用ガラス母材延伸装置によって製造
されたガラスロッドは、外径が安定する。また装置に使
用されている発熱体が、ガラス母材を望ましい特性のガ
ラスロッドへ延伸するために経済的に優れた寸法となっ
ており、装置の初期投資および運用維持費が低減され
る。
用する光ファイバー用ガラス母材延伸装置によって製造
されたガラスロッドは、外径が安定する。また装置に使
用されている発熱体が、ガラス母材を望ましい特性のガ
ラスロッドへ延伸するために経済的に優れた寸法となっ
ており、装置の初期投資および運用維持費が低減され
る。
【図１】本発明を適用する光ファイバー用ガラス母材延
伸装置の実施例を示す概略構成図である。
伸装置の実施例を示す概略構成図である。
【図２】光ファイバー用ガラス母材延伸装置に使用され
る加熱炉の実施例を示す一部断面図である。
る加熱炉の実施例を示す一部断面図である。
【図３】加熱炉３の温度分布の例を示す図である。
【図４】試作したガラスロッドの全長に亘る外径の計測
値を示すグラフである。
値を示すグラフである。
【図５】試作したガラスロッドの真直度を示すヒストグ
ラムである。
ラムである。
１はガラス母材、２は供給機構、３は加熱炉、４は曳取
装置、５は炉体外装、６は発熱体、７は耐熱セラミッ
ク、８はターミナル、９は断熱材、１０はガラスロッド
である。
装置、５は炉体外装、６は発熱体、７は耐熱セラミッ
ク、８はターミナル、９は断熱材、１０はガラスロッド
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平沢 秀夫 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越 化学工業株式会社精密機能材料研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C03B 37/012 C03B 20/00
Claims (2)
- 【請求項１】 光ファイバー用のガラス母材を加熱炉
で溶融軟化させガラスロッドに延伸する装置において、
該加熱炉に装備される円筒形状の発熱体の長さＬおよび
内径Ｄと、ガラス母材の外径Ｃとの関係が、Ｌ／Ｃ＝
０.７〜４で、かつＤ／Ｃ＝１.１〜４であることを特徴
とする光ファイバー用ガラス母材延伸装置。 - 【請求項２】 前記したＬおよびＤと、Ｃとの関係
が、Ｌ／Ｃ＝０.７〜２.１で、かつＤ／Ｃ＝１.１〜２.
３であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ
ー用ガラス母材延伸装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11032237A JP3017491B1 (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | 光ファイバ―用ガラス母材延伸装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11032237A JP3017491B1 (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | 光ファイバ―用ガラス母材延伸装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3017491B1 true JP3017491B1 (ja) | 2000-03-06 |
| JP2000233938A JP2000233938A (ja) | 2000-08-29 |
Family
ID=12353388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11032237A Expired - Fee Related JP3017491B1 (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | 光ファイバ―用ガラス母材延伸装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3017491B1 (ja) |
Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
| JP2002234750A (ja) * | 2001-02-01 | 2002-08-23 | Shinetsu Quartz Prod Co Ltd | 光ファイバ用石英ガラス母材の製造方法 |
| JP4423794B2 (ja) * | 2001-02-21 | 2010-03-03 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバの線引き方法 |
| DE102005028219B3 (de) | 2005-05-16 | 2006-10-12 | Heraeus Tenevo Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Rohres aus Quarzglas durch Elongieren eines Quarzglas-Hohlzylinders |
| DE102011116806A1 (de) * | 2011-10-25 | 2013-04-25 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Herstellung eines zylinderförmigen Bauteils aus Glas durch Elongieren |
-
1999
- 1999-02-10 JP JP11032237A patent/JP3017491B1/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2000233938A (ja) | 2000-08-29 |
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