JP3512027B2 - 多孔質母材の製造方法 - Google Patents
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Description
ラス微粒子合成用バーナとを相対的に往復運動させなが
ら、ロッド上に径方向にガラス微粒子を堆積させる多孔
質母材の製造方法に関し、特に有効部を長く、両端に形
成されるテーパ部が少ない多孔質母材が得られる多孔質
母材の製造方法に関する。
る方法として、反応容器内のガラスロッドに対向させて
複数のガラス微粒子合成用バーナを一定間隔で配置し、
回転するガラスロッドと前記バーナの列を相対的に往復
移動させ、ガラスロッドの表面にガラス微粒子を層状に
堆積させてガラス微粒子堆積体(多孔質母材)を得る方
法(多層付け法)がある。
は、品質向上の観点から多孔質母材の長手方向にわたっ
て外径変動を少くすること、生産性の観点から多孔質母
材の端部に形成されるテーパ部(非有効部)の長さをで
きるだけ短くすること、などが主要な課題であり、種々
の方法が提案されている。例えば、ガラスロッドとバー
ナとの相対運動(トラバース)ごとにトラバースの折り
返し位置を移動させていき、所定の位置まで移動した後
は逆方向へ移動させて最初のトラバース開始位置に戻す
ことで、実質的にガラス微粒子の堆積時間が長くなった
り、バーナ火炎等のガラス微粒子堆積体への当たり方が
変動するトラバースの折り返し位置を多孔質母材全体に
分散させることでガラス微粒子の堆積量を長手方向に等
しくし、外径変動を低減する方法が提案されている(特
許第2612949号公報)。
外径変動を低減させる効果はあるが、トラバースの折り
返し位置を移動させるので端部のバーナで合成されるガ
ラス微粒子の堆積する領域が長くなり、その結果、折り
返し位置を変化さない場合に比較して非有効部の長さが
長くなり、同時に本来有効部となるべき部分も非有効部
となってしまい有効部の長さが短くなるという問題があ
る。多孔質母材は透明ガラス化し、火炎研磨処理工程を
経て形状を整えた後、線引きして光ファイバとする。多
孔質母材の非有効部のうち、外径の小さい部分は火炎研
磨工程で除去できるが、外径の太い部分を除去するため
には、抵抗炉延伸機などの太い母材のガラスを溶融さ
せ、引きちぎりができる設備を用いる必要があり、工程
が増えて煩雑となり、コスト高となる。あるいは非有効
部の外径の太い部分は、後工程である線引き工程でファ
イバ化しつつ消費することになるが、非有効部が長い場
合には線引き工程で有効部に到達するまでの時間が長く
なりコスト高の原因となる。また、有効部が短くなると
歩留りが低下し、生産性が悪くなるという問題もある。
来技術の実状に鑑み、ガラスロッドとガラス微粒子合成
用バーナとを相対的に往復運動させ、ガラスロッドの外
周に一層ずつガラス微粒子を堆積させる多孔質母材の製
造方法において、有効部の長さが長く、端部に形成され
る非有効部が短い多孔質母材を得ることができる多孔質
母材の製造方法を提供することを目的とする。
する手段として、次の(1)〜(7)に示す構成を採る
ものである。 (1)回転するガラスロッドに対向させて3本以上のガ
ラス微粒子合成用バーナを配置し、前記ガラスロッドと
ガラス微粒子合成用バーナとを平行に相対的にほぼバー
ナ間隔の距離ずつ往復運動させ、往復運動の折り返し位
置を一定の幅で一定方向に移動させ、折り返し位置がほ
ぼバーナ間隔分移動したところで折り返し位置を逆方向
に移動させるようにし、順次この操作を繰り返してバー
ナで合成されるガラス微粒子をガラスロッドの表面に順
次堆積させて多孔質母材を製造する方法において、両端
に配置したバーナの移動範囲内の一部又は全部における
該バーナのガラス微粒子合成条件を、他のバーナよりも
単位時間当たりのガラス微粒子堆積量が多い条件に変更
することを特徴とする多孔質母材の製造方法。(2)前
記両端に配置したバーナとガラスロッドとの相対位置を
検出し、その位置に応じて該バーナのガラス微粒子合成
条件を変更することを特徴とする前記(1)の多孔質母
材の製造方法。
微粒子合成条件の変更を、該バーナへ供給する原料、可
燃性ガス又は支燃性ガスのうちの1種以上の供給量を変
化させることによって行うことを特徴とする前記(1)
又は(2)の多孔質母材の製造方法。 (4)前記ガラス微粒子合成条件の変更を、原料の供給
量を多くすることによって行うことを特徴とする前記
(3)の多孔質母材の製造方法。 (5)前記両端に配置したバーナのガラス微粒子合成条
件の変更を、該バーナへの原料供給量を、他のバーナへ
の原料供給量の1倍を超え、1.15倍以下とすること
によって行うことを特徴とする前記(4)の多孔質母材
の製造方法。
囲内の一部又は全部において、該バーナへの原料供給量
を他のバーナへの供給量に比較して多くする区間と少な
くする区間とを設けることを特徴とする前記(1)〜
(5)のいずれか1つの多孔質母材の製造方法。 (7)前記原料供給量を少なくする区間を、多孔質母材
の非有効部側に設定することを特徴とする前記(6)の
多孔質母材の製造方法。
法を詳細に説明する。図1は本発明の実施態様の1例と
して、等間隔に配置された5本のガラス微粒子合成用バ
ーナ(2本の端部バーナ1と3本の中間バーナ2)を使
用し、バーナとガラスロッド4との相対位置をバーナ間
隔の距離ずつ往復運動させて多孔質母材3を製造する際
の、有効部(外径定常部)5と非有効部(外径非定常
部)6の形成状況を模式的に示す説明図である。なお、
説明の簡略化のため図1では折り返し位置の移動は省略
した形としている。
合成されるガラス微粒子が計算どおりの量で堆積する場
合には図1の(a)に示したように、それぞれの端部バ
ーナ1のトラバース範囲の中心位置までの範囲が多孔質
母材の有効部5になり、この長さはバーナ設置範囲の長
さと一致するはずである。また、上部、下部にトラバー
スを行うので、バーナ設置範囲の外側へのトラバース分
は非有効部6となる。ところが実際には、バーナにより
合成されるガラス微粒子の堆積範囲は広がりを持ってい
ることから、図1の(b)のように本来有効部5になる
べき位置が非有効部となり、また、ガラス微粒子の堆積
範囲も外側に広がってしまう。
鋭意検討を行い、両端のバーナ(端部バーナ1)の移動
範囲内の一部又は全部における該バーナのガラス微粒子
合成条件を、他のバーナ(中間バーナ2)よりも単位時
間当たりのガラス微粒子堆積量が多い条件に変更するこ
とによって、両端の細くなる部分を太くし、有効部の長
さを減少させることなく、非有効部の長さを減少させる
こができることを見出した。なお、本発明において有効
部とは、多孔質母材の目標外径に対して、±5%の変化
までの範囲とする。この範囲であればガラスロッドにコ
ア材を用いた場合のファイバ特性には問題がない。
更方法としては、該バーナへ供給する原料、可燃性ガス
又は支燃性ガスのうちの1種以上の供給量を変化させる
方法が一般的であり、特に原料供給量を変化させるのが
効果的である。なお、端部バーナ1への原料供給量の増
減を行う際にはその原料流量に合わせて、可燃性ガス、
支燃性ガスの流量を変更して堆積面温度が略同一になる
ように条件を変更するのが好ましい。
成条件の変更を行う場合、単位時間当たりのガラス微粒
子堆積量を多くするためには、原料供給量を増加させる
(原料流量を上げる)が、流量を上げすぎると外径が細
くなかった範囲が逆に太くなるという現象が見られたた
め、適正な範囲を調べたところ、端部バーナ1への原料
供給量の増加割合が中間バーナ2への原料供給量の15
%以下であれば、原料供給量増加により外径が太くなる
割合を許容範囲内(外径変動が±5%以内)に抑えられ
ることがわかった。
スが考えられるが、端部バーナ1の移動範囲内の少なく
とも一部において原料流量を中間バーナ2よりも多くす
る。原料流量を多くした位置よりも外側の範囲では、直
ちにあるいは所定範囲を同じ流量とし、該所定範囲の外
側は原料供給を停止するか流量が少なくなるようにする
のが望ましい。最外側での原料流量を少なくする理由
は、非有効部6での堆積量を減らし、原料の無駄をなく
すため及び不必要なところにガラス微粒子を堆積させな
いためである。原料流量の減量は段階的でもよいし、徐
々に減らしていくパターンでもよく、最終的には中間バ
ーナ2の流量よりも少なくする(停止を含む)のが好ま
しい。
の位置に対向しているかを検出し、その位置情報に基づ
いて端部バーナ1への原料供給パターンを変更すること
によって、すなわち、ガラス微粒子が堆積中の多孔質母
材3の外径変動に応じて原料供給量のパターンを変更す
ることにより、太くなりすぎる部分や外側の無駄になる
部分での堆積量を減らし、必要な部分では堆積量を増や
すようにすることによって、効果的に本来有効部となる
べき部分の外径を太く保つことができる。
パターンの好ましい例を図2の(a)及び(b)に示
す。図2の(a)は、端部バーナ1の移動範囲の中央を
挟んだ適当な範囲において原料供給量を増加させ、それ
より多孔質母材3の端部側では原料の供給を停止するパ
ターンであり、図2の(b)は、端部バーナ1の移動範
囲の中央より多孔質母材3の中央側の適当な位置で原料
供給量を増加させ、それより多孔質母材3の端部側では
原料供給量を徐々に減量していくパターンである。図2
の(a)及び(b)の右側にバーナ間隔が200mmの
場合の上下の端部バーナ1の位置を座標で示した(x=
200が端部バーナ1の移動範囲の中央となる)。
ることができ、無駄な部分には原料を供給しないか又は
供給量を少なくするので、原料使用量に対する歩留りが
向上し好ましい実施形態である。これらの場合の良好な
原料増加範囲は15%以下とし、更にガラス微粒子堆積
部の割れ防止の観点から、端部で原料を減らす場合の原
料供給量は他のバーナへの供給量よりも少なくするのが
好ましい。
体的に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるも
のではない。 (実施例1)図1のようにガラス微粒子合成用バーナを
5本用い、バーナ間隔を200mmに設置し多孔質母材
3の製造試験を行った。バーナとガラスロッド4との相
対移動はガラスロッド4を上下方向に往復運動させるこ
とによって行い、1回の1方向への移動距離はバーナ間
隔とし、折り返し位置を20mmずつ移動させて折り返
し位置が200mmずれたところで折り返し位置を反対
方向に移動させ始め、折り返し位置が最初の位置に戻っ
たところで折り返し位置を反対方向に移動させることを
繰り返すことによって、ガラス微粒子の堆積を行った。
3リットル/分、水素を50〜100リットル/分(初
期は50リットル/分とし、多孔質母材3の成長に従っ
て増量し、最終的に100リットル/分とした)、酸素
は80リットル/分供給した。端部バーナ1には、それ
ぞれ原料としてSiCl4 を3.3リットル/分、水素
と酸素は堆積面温度が他のバーナと同じになるように調
整して供給した。
のときの有効部長は700mmで、有効部の外形変動は
±5%以内であり良好であった。更に同様にして端部バ
ーナに供給する原料流量を変更して有効長、非有効部長
(テーパ長、片方についての長さ)を調べた。結果を図
4、5に示す。その結果、15%を超えて増加させた場
合、多孔質母材3の内側に外径の大きくなりすぎる部分
が発生し、有効部長は短くなり、非有効部長が長くなる
が、原料をわずかでも増やした場合には有効部を長く、
非有効部長を短くできる効果があることがわかった。
素、酸素の供給量を中間バーナ2と同じとした他は実施
例1と同様に操作し、多孔質母材3を作製したところ、
有効部長は600mm、非有効部長は350mmであっ
た。
(a)のパターンでQ0=3リットル/分、Q1=3.
3リットル/分、Q2=0リットル/分、x2=400
mmとしてx1を0〜400mmの間で変化させた(図
2の座標で0〜400の間で変化させた)他は実施例1
と同様に操作し、多孔質母材3を作製して有効部長、非
有効部長を調べた。その結果を図6、7に示す。全ての
条件で有効部長は700mm以上となり、有効部長を伸
ばすことができることがわかった。また非有効部長につ
いても全ての条件で275mm以下となり、全体として
の多孔質母材の有効部歩留りが向上することがわかっ
た。
(a)のパターンでQ0=3リットル/分、Q1=3.
3リットル/分、Q2=0リットル/分、x1=200
mmとし、x2を200〜400mmの間で変化させた
他は実施例1と同様に操作し、多孔質母材3を作製して
有効部長、非有効部長を調べた。その結果は図8、9に
示すようになり、有効部長は710mm前後でほとんど
変化しなかった。また、非有効部長は全ての条件で27
5mm以下であった。
(b)のパターンでQ0=3リットル/分、Q1=3.
6リットル/分、Q2=0リットル/分とし、x1を0
〜400mmの間で変化させた他は実施例1と同様に操
作し、多孔質母材3を作製して有効部長、非有効部長を
調べた。その結果は図10、11に示すようになり、全
ての条件で有効長が長くなり良好であった。また、非有
効部長は全ての条件で350mm以下であった。
けるガラス微粒子合成条件を換えることにより、有効部
の長さが長く、端部に形成される非有効部が短い多孔質
母材を、効率的に製造することができる。
効部の形成状況を模式的に示す説明図。
化させるパターンの好ましい例を示す説明図。
量の変更パターンを示す説明図。
係を示す図。
係を示す図。
す図。
示す図。
す図。
示す図。
示す図。
を示す図。
Claims (7)
- 【請求項1】 回転するガラスロッドに対向させて3本
以上のガラス微粒子合成用バーナを配置し、前記ガラス
ロッドとガラス微粒子合成用バーナとを平行に相対的に
ほぼバーナ間隔の距離ずつ往復運動させ、往復運動の折
り返し位置を一定の幅で一定方向に移動させ、折り返し
位置がほぼバーナ間隔分移動したところで折り返し位置
を逆方向に移動させるようにし、順次この操作を繰り返
してバーナで合成されるガラス微粒子をガラスロッドの
表面に順次堆積させて多孔質母材を製造する方法におい
て、両端に配置したバーナの移動範囲内の一部又は全部
における該バーナのガラス微粒子合成条件を、他のバー
ナよりも単位時間当たりのガラス微粒子堆積量が多い条
件に変更することを特徴とする多孔質母材の製造方法。 - 【請求項2】 前記両端に配置したバーナとガラスロッ
ドとの相対位置を検出し、その位置に応じて該バーナの
ガラス微粒子合成条件を変更することを特徴とする請求
項1に記載の多孔質母材の製造方法。 - 【請求項3】 前記両端に配置したバーナのガラス微粒
子合成条件の変更を、該バーナへ供給する原料、可燃性
ガス又は支燃性ガスのうちの1種以上の供給量を変化さ
せることによって行うことを特徴とする請求項1又は2
に記載の多孔質母材の製造方法。 - 【請求項4】 前記ガラス微粒子合成条件の変更を、原
料の供給量を多くすることによって行うことを特徴とす
る請求項3に記載の多孔質母材の製造方法。 - 【請求項5】 前記両端に配置したバーナのガラス微粒
子合成条件の変更を、該バーナへの原料供給量を、他の
バーナへの原料供給量の1倍を超え、1.15倍以下と
することによって行うことを特徴とする請求項4に記載
の多孔質母材の製造方法。 - 【請求項6】 前記両端に配置したバーナの移動範囲内
の一部又は全部において、該バーナへの原料供給量を他
のバーナへの供給量に比較して多くする区間と少なくす
る区間とを設けることを特徴とする請求項1〜5のいず
れか1項に記載の多孔質母材の製造方法。 - 【請求項7】 前記原料供給量を少なくする区間を、多
孔質母材の非有効部側に設定することを特徴とする請求
項6に記載の多孔質母材の製造方法。
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