JP3581764B2 - 多孔質光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents
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- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
- Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のバーナを用いてガラス微粒子をターゲットの外周に堆積させて多孔質光ファイバ母材を製造する多孔質光ファイバ母材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
製造すべき多孔質光ファイバ母材の外径が太くなると、その生産能率を上げるため、複数のバーナを用いてガラス微粒子をターゲットの外周に堆積させることが行われている。
【０００３】
このように、コアプリフォームよりなるターゲット上に多孔質光ファイバ母材を形成する工程は、ＪＶＤ工程と呼ばれている。
【０００４】
図３は、従来のこの種の多孔質光ファイバ母材の製造方法を実施する光ファイバ母材製造装置の構成を示したものである。
【０００５】
この光ファイバ母材製造装置においては、図示のように、コアプリフォームよりなるターゲット１をその軸心の回りに回転させるターゲット支持機構２を備えている。該ターゲット支持機構２はＵ型フレーム３を有し、該Ｕ型フレーム３の両対向端にはターゲット１を支持するチャック４ａ，４ｂが回転自在に支持されている。一方のチャック４ａはモータ５で回転されるようになっており、このチャック４ａの回転によりターゲット１がその軸心の回りに回転されるようになっている。
【０００６】
このようにして回転するターゲット１の外周には、その周方向に位置をずらせて複数のバーナ６ａ，６ｂが一方の側から対向されている。
【０００７】
これらバーナ６ａ，６ｂは、各トラバース機構７ａ，７ｂによってターゲット１の長手方向に沿ってそれぞれトラバースされるようになっている。各トラバース機構７ａ，７ｂは、ターゲット１に対して平行する向きでそれぞれ配置されたスクリュー軸８ａ，８ｂと、これらスクリュー軸８ａ，８ｂを回転自在に支持するＵ型フレーム９ａ，９ｂと、各スクリュー軸８ａ，８ｂを回転するモータ１０ａ，１０ｂと、対応するバーナ６ａ，６ｂを支持した状態で各スクリュー軸８ａ，８ｂに螺合されていてこれらスクリュー軸８ａ，８ｂの回転により各バーナ６ａ，６ｂをターゲット１の長手方向に沿ってそれぞれトラバースさせるトラバースブロック１１ａ，１１ｂとを有して構成されている。
【０００８】
各バーナ６ａ，６ｂには、ガス供給装置１２からフレキシブルなガス供給管１３ａ，１３ｂを経て原料ガスが供給されるようになっている。
【０００９】
このような光ファイバ母材製造装置では、ターゲット支持機構２により軸心の回りに回転させつつあるターゲット１の外周にその周方向に位置をずらせて各バーナ６ａ，６ｂを対向させ、これらバーナ６ａ，６ｂを相互間に所定の間隔をおいて往復走行させつつ、これらバーナ６ａ，６ｂの火炎中で形成したガラス微粒子をターゲット１の外周にそれぞれ堆積させて多孔質光ファイバ母材１４を製造する。
【００１０】
このようにして製造される多孔質光ファイバ母材１４として、従来の２００ 〜４００ ｋｍの母材サイズのものよりもサイズの大きい１５００ｋｍの母材サイズのものに対する要求がある。
【００１１】
かかる大サイズの多孔質光ファイバ母材１４を図３に示すように横向きにして製造すると、該多孔質光ファイバ母材１４はその自重で製造中に下向きに湾曲してしまうおそれがある。
【００１２】
これを避けるためには、図４に示すように、ターゲット２を縦向きにして多孔質光ファイバ母材１４の製造を行うことが好ましい。
【００１３】
この場合の多孔質光ファイバ母材１４の製造方法の例を示すと、次の通りである。即ち、ターゲット２を縦向きにし、該ターゲット２の周方向に所定間隔で配置したバーナ６ａ，６ｂ，６ｃを該ターゲット１の一方側である下方側から他方側である上方側に向けて順次隣接相互間に所定間隔Ｌをあけて低速度Ｖａ１，Ｖｂ１，Ｖｃ１（Ｖａ１＝Ｖｂ１＝Ｖｃ１）で走行させてこの間に各バーナ６ａ〜６ｃの先端の火炎中で形成したガラス微粒子をターゲット１の外周に堆積させて多孔質光ファイバ母材１４の形成を行い、各バーナ６ａ〜６ｃがターゲット１の他方側である上方側に達する毎にこれらバーナ６ａ〜６ｃを前述した低速度Ｖａ１，Ｖｂ１，Ｖｃ１より１．５ 倍以上速い高速度ｖａ１，ｖｂ１，ｖｃ１（ｖａ１＝ｖｂ１＝ｖｃ１）でターゲット１の一方側に戻し、該ターゲット１の一方側に戻った各バーナ６ａ〜６ｃを順次隣接相互間に所定間隔Ｌをあけてターゲット１の一方側から他方側に向けて低速度で走行させる動作を繰り返すと共に多孔質光ファイバ母材１４の外径の増加に伴い各バーナ６ａ〜６ｃの低速度の走行速度を、その１つ前の低速度の走行速度より遅い速度にする制御を行って所要外径の多孔質光ファイバ母材１４の製造を行う。
【００１４】
この場合の各バーナ６ａ〜６ｃの上りと下りの走行速度の関係を示すと、図５に示すとおりである。この図では、線の傾きが速度を示し、線の傾斜角度θが大きいと速度が速いことを示し、線の傾斜角度θが小さいと速度が遅いことを示している。
【００１５】
（イ）バーナ６ａが右肩上がりで低速度Ｖａ１で上昇するときには、バーナ６ｂ，６ｃは隣接相互間に一定距離Ｌを保って移動するため、時間Ｔ０ だけ遅れて順次スタートする（バーナ間の距離が短いと、火炎が相互に干渉するので付着速度ＤＲと収率ηが下がる）。
【００１６】
（ロ）先行するバーナ６ａが位置Ｐａに達したとき、バーナ６ｂが下部から低速度Ｖｂ１（＝Ｌ／Ｔ０ ）で上昇を始める。
【００１７】
（ハ）バーナ６ｂがＰｂ（＝Ｐａ）の位置に達したとき、バーナ６ｃが下部から低速度Ｖｃ１（＝Ｌ／Ｔ０ ）で上昇を始める。
【００１８】
（ニ）バーナ６ａ〜６ｃは上昇範囲の上端に達したら、ターンさせて高速度ｖａ１，ｖｂ１，ｖｃ１で移動範囲の下部まで下降させる。
【００１９】
（ホ）先頭のバーナ６ａは、下部に達したらターンさせて、待ち時間０で、速度Ｖａ１より遅い低速度Ｖａ２（ Ｖａ１＞Ｖａ２） で上昇させる。
【００２０】
（ヘ）バーナ６ｂは、下部に達したらターンさせて、待ち時間ｔｂ の後、速度Ｖａ１より遅い低速度Ｖａ２（ Ｖａ１＞Ｖａ２） で上昇させる。
【００２１】
（ト）バーナ６ｃは、下部に達したらターンさせて、待ち時間ｔｃ の後、速度Ｖａ１より遅い低速度Ｖａ２（ Ｖａ１＞Ｖａ２） で上昇させる。
【００２２】
ここで、バーナ６ｂ，６ｃは速度をＶｂ１，Ｖｃ１からＶｂ２，Ｖｃ２に変えたとき、バーナ間隔Ｌを一定に保つためには、下部で前述したような待ち時間ｔｂ ，ｔｃ が必要である（この例では、ｔｃ ＝２ｔｂ である）。
【００２３】
この例では、分かり易くするために、バーナ６ａ〜６ｃはそのスタート位置と下側の折り返し位置をターゲット１の長手方向に対して同じ位置とし、また上側の折り返し位置をターゲット１の長手方向に対して同じ位置としている。
【００２４】
縦型ＪＶＤ工程では、多孔質光ファイバ母材１４の製造上の都合から、ステップ毎に原料ガス量（酸素，水素，ＳｉＣｌ４ など）を変えているが、多くの場合はターゲット１との界面は密度を低くし、次第に密度を上げていく（ターゲット１は石英棒であるので密度は高い）。密度が低いまま多孔質光ファイバ母材１４の製造を続けると、多孔質光ファイバ母材１４が割れ易いためである。
【００２５】
一方、大サイズの多孔質光ファイバ母材１４の製造に際しては、生産上の都合から付着速度ＤＲと収率ηを上げることが望まれている。そこで、バーナの本数を、例えば１本から３本に増加させているが、この場合には、前述したガス条件の変更以外に、これらバーナのトラバース速度も変えているほうがよい。即ち、バーナの火炎は強くし、多孔質光ファイバ母材１４の外径の増大と共にガラス微粒子を付着させる低速度のトラバース速度を遅くする。これも適性条件があるが、これによって多孔質光ファイバ母材１４の密度が上がり、付着速度ＤＲと収率ηが向上する。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように各バーナ６ａ〜６ｃのトラバース速度を、ターゲット１の一方側から他方側に向かうときは低速度で、ターゲット１の他方側から一方側に向かうときは高速度で行い、多孔質光ファイバ母材１４の外径の増大と共にガラス微粒子を付着させる一方側から他方側へのトラバース速度を遅くすると、前述したように先頭のバーナ６ａの次のバーナ６ｂ，６ｃから、これらバーナ６ｂ，６ｃが他方側から一方側に来て折り返して他方側に向かうときに待ち時間ｔｂ ，ｔｃ が発生し、これらバーナ６ｂ，６ｃがターゲット１の同じ位置に待ち時間だけ停止することになる。
【００２７】
バーナ６ｂ，６ｃがターゲット１の同じ位置に停止すると、これらバーナ６ｂ，６ｃの火炎がターゲット１の同じ位置に対向し続けて、そこが異常高温になり、ガラス微粒子（ＳｉＯ２ 微粒子）の連続堆積と高密度化が起こって表面にコブ状突起ができ、このコブ状突起が以後のガラス微粒子の堆積により成長する。コブ状突起の成長は、製品の不良につながるので好ましくない。
【００２８】
本発明の目的は、バーナの待ち時間をなくすことができる多孔質光ファイバ母材の製造方法を提供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る多孔質光ファイバ母材の製造方法は、軸心の回りに回転しつつある棒状のターゲットの外周にその周方向に位置をずらせて複数のバーナを対向させ、これらバーナをターゲットの一方側から他方側に向けて順次隣接相互間に所定間隔をあけて低速度で走行させてこの間に各バーナの先端の火炎中で形成したガラス微粒子をターゲットの外周に堆積させて多孔質光ファイバ母材の形成を行い、各バーナがターゲットの他方側に達する毎にこれらバーナを前記低速度より１．５ 倍以上速い高速度でターゲットの一方側に戻し、ターゲットの一方側に戻った各バーナを順次隣接相互間に所定間隔をあけてターゲットの一方側から他方側に向けて低速度で走行させる動作を繰り返すと共に多孔質光ファイバ母材の外径の増加に伴い各バーナの低速度の走行速度を徐々に遅くする制御を行って所要外径の多孔質光ファイバ母材の製造を行うに際し、
先頭のバーナより後のバーナがターゲットの他方側から一方側に戻る速度を、該後のバーナがターゲットの一方側に戻ってから待ち時間を作らずに再スタートできるように遅らせることを特徴とする。
【００３０】
このようにすると、先頭のバーナより後のバーナは待ち時間なしで、各回の低速走行を行うことができ、コブ状突起の発生を防止することができる。特に、本発明のように、待ち時間を作らないような時間調整を高速走行時に行うと、高速走行にはガラス微粒子の堆積を期待していない時間帯であり、ガラス微粒子の堆積に悪影響を及ぼさずに時間調整を行うことができる。
【００３１】
また、この際、隣接する各バーナのスタート位置と両側の折り返し位置をターゲットの長手方向にずらすと、ターゲットの長手方向の端部の同じ位置が各バーナで繰り返し高温に加熱されるのを回避でき、各バーナのスタート位置と両側の折り返し位置で多孔質光ファイバ母材が高密度化されるのを防止することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る多孔質光ファイバ母材の製造方法における実施の形態の第１例を図１を参照して詳細に説明する。
【００３３】
この例でも、前述した図４に示すように、ターゲット２は縦向きにし、該ターゲット２の周方向に所定間隔で配置したバーナ６ａ，６ｂ，６ｃを該ターゲット１の一方側である下方側から他方側である上方側に向けて順次隣接相互間に所定間隔Ｌをあけて低速度Ｖａ１，Ｖｂ１，Ｖｃ１（Ｖａ１＝Ｖｂ１＝Ｖｃ１）で走行させてこの間に各バーナ６ａ〜６ｃの先端の火炎中で形成したガラス微粒子をターゲット１の外周に堆積させて多孔質光ファイバ母材１４の形成を行う。各バーナ６ａ〜６ｃがターゲット１の他方側である上方側に達する毎にこれらバーナ６ａ〜６ｃを前述した低速度Ｖａ１，Ｖｂ１，Ｖｃ１より１．５ 倍以上速い高速度ｖａ１，ｖｂ１，ｖｃ１でターゲット１の一方側に戻す。
【００３４】
この際、ターゲット１を高速度ｖａ１，ｖｂ１，ｖｃ１で一方側に戻す速度を従来通りとすると、図１で破線で示すようになるが、本例では図１で実線で示すように先頭のバーナ６ａより後のバーナ６ｂ，６ｃがターゲット２の他方側から一方側に戻る速度ｖｂ１，ｖｃ１を、該後のバーナ６ｂ，６ｃがターゲット２の一方側に戻ってから待ち時間ｔｂ ，ｔｃ を作らずに再スタートできるように予め計算した時間ｔｂ ，ｔｃ だけ遅らせる。このため、後のバーナ６ｂ，６ｃに待ち時間ｔｂ ，ｔｃ が発生するのを防止できる。
【００３５】
該ターゲット１の一方側に戻った各バーナ６ａ〜６ｃを順次隣接相互間に所定間隔Ｌをあけてターゲット１の一方側から他方側に向けて低速度で走行させる動作を繰り返すと共に多孔質光ファイバ母材１４の外径の増加に伴い各バーナ６ａ〜６ｃの低速度の走行速度を、その１つ前の低速度の走行速度より遅い速度にする制御を行って所要外径の多孔質光ファイバ母材１４の製造を行う。
【００３６】
ここで、各バーナ６ａ〜６ｃがターゲット１の長手方向にトラバースするトラバース距離をＭとし、バーナ６ａが速度ｖａ１で降下する降下時間Ｔａ は
Ｔａ ＝Ｍ／ｖａ１
であるから、バーナ６ｂのトラバース距離Ｍは
Ｍ＝ｖｂ１｛（Ｍ／ｖａ１）＋ｔｂ｝と表現でき、このため待ち時間を作らないバーナ６ｂの降下速度ｖｂ１は
ｖｂ１＝Ｍ／｛（Ｍ／ｖａ１）＋ｔｂ｝ …（１）
となるようにする。
【００３７】
同様に、バーナ６ｃのトラバース距離Ｍは
Ｍ＝ｖｃ１｛（Ｍ／ｖａ１）＋ｔｃ｝と表現でき、このため待ち時間を作らないバーナ６ｃの降下速度ｖｃ１は
ｖｃ１＝Ｍ／｛（Ｍ／ｖａ１）＋ｔｃ｝ …（２）
となるようにする。
【００３８】
一方、
Ｌ＝Ｖａ１・Ｔ０ ＝Ｖｂ１（Ｔ０ ＋ｔｂ）
であるから、
（Ｖａ１／Ｖｂ１）・Ｔ０ ＝Ｔ０ ＋ｔｂ
ｔｂ＝｛（Ｖａ１／Ｖｂ１）−１｝Ｔ０ …（３）
ｔｃ ＝２ｔｂ ＝２｛（Ｖａ１／Ｖｂ１）−１｝Ｔ０ …（４）
（３）式，（４）式のｔｂ，ｔｃ を（１）式，（２）式に代入すると、ｖｂ１，ｖｃ１は設定速度Ｖａ１，Ｖｂ１，Ｔ０ と、降下速度ｖａ１と、トラバース距離Ｍとから求めることができる。
【００３９】
本例のようにすると、先頭のバーナ６ａより後のバーナ６ｂ，６ｃは待ち時間なしで、各回の低速走行を行うことができ、コブ状突起の発生を防止することができる。特に、本例のように、待ち時間を作らないような時間調整を高速走行時に行うと、高速走行にはガラス微粒子の堆積を期待していない時間帯であり、ガラス微粒子の堆積に悪影響を及ぼさずに時間調整を行うことができる。
【００４０】
本発明に係る多孔質光ファイバ母材の製造方法における実施の形態の第２例を図２を参照して詳細に説明する。
【００４１】
本例の多孔質光ファイバ母材の製造方法では、隣接する各バーナ６ａ，６ｂ，６ｃはそのスタート位置と両側の折り返し位置ａ，ｂ，ｃとａ´，ｂ´，ｃ´をターゲットの長手方向に図示のようにずらし、且つ先頭のバーナ６ａより後のバーナ６ｂ，６ｃがターゲットの他方側から一方側に戻る速度を、後のバーナ６ｂ，６ｃがターゲットの一方側に戻ってから待ち時間を作らずに再スタートできるように遅らせる。
【００４２】
バーナ６ａ〜６ｃのスタート位置とターゲットの長手方向の両側の折り返し位置を各側で同じ位置にすると、ターゲットの長手方向の両側の位置で多孔質光ファイバ母材１４が異常高温になり、部分的な高密度化が起こり易いが、本例のように、各バーナ６ａ〜６ｃのスタート位置とターゲットの長手方向の両側の折り返し位置を各側で異ならせると、各バーナ６ａ〜６ｃのスタート位置と両側の折り返し位置で多孔質光ファイバ母材１４が部分的に高密度化されるのを防止することができる。
【００４３】
また、先頭のバーナ６ａより後のバーナ６ｂ，６ｃをターゲットの他方側から一方側に戻す速度を、後のバーナ６ｂ，６ｃがターゲットの一方側に戻ってから待ち時間を作らずに再スタートできるように遅らせると、前述したように先頭のバーナ６ａより後のバーナ６ｂ，６ｃは待ち時間なしで、各回の低速走行を行うことができ、コブ状突起の発生を防止することができる。また、待ち時間を作らないような時間調整を高速走行時に行うと、高速走行にはガラス微粒子の堆積を期待していない時間帯であり、ガラス微粒子の堆積に悪影響を及ぼさずに時間調整を行うことができる。
【００４４】
なお、各バーナの上昇時のトラバース速度は、製造する光ファイバ母材が増径するのに伴い遅くするが、この速度変化は各トラバース毎に行わなくてはならないものではなく、例えば１０トラバース毎に行ってもよい。
【００４５】
また上記例では、バーナ６ａ〜６ｃが上昇するとき低速走行とし、下降するとき高速走行としたが、逆に、バーナ６ａ〜６ｃが下降するとき高速走行とし、上昇するとき低速走行としてもよい。
【００４６】
【実施例】
（１）ａ〜ａ´，ｂ〜ｂ´，ｃ〜ｃ´の距離は１５００ｍｍ、多孔質光ファイバ母材１４の最大径はφ２５０ｍｍ で、ターゲットの一方側から他方側への各バーナ６ａ〜６ｃの低速度のトラバース速度は多孔質光ファイバ母材１４の外径の増加に伴い徐々に４０ｃｍ／ｓから１２ｃｍ／ｓに変化させ、ターゲットの他方側から一方側への高速度のトラバース速度は８０ｃｍ／ｓから１２０ ｃｍ／ｓの間で変化させた。特にバーナ６ｂ，６ｃのトラバース速度は、ターゲットの他方側から一方側への走行開始時に小さくした。
【００４７】
（２）ターゲットの他方側から一方側へのトラバース速度を１２ｃｍ／ｓ〜４０ｃｍ／ｓとし、ターゲットの一方側から他方側へのトラバース速度を８０ｃｍ／ｓから１２０ ｃｍ／ｓの間で変化させても、多孔質光ファイバ母材１４の製造は同様にできた。
【００４８】
（３）各バーナ６ａ〜６ｃ間の距離は２０〜４０ｃｍとし、スートの回転速度も合成時間とともに変えることにより堆積効率が向上した。
【００４９】
【発明の効果】
本発明に係る多孔質光ファイバ母材の製造方法は、先頭のバーナより後のバーナがターゲットの他方側から一方側に戻る速度を、該後のバーナがターゲットの一方側に戻ってから待ち時間を作らずに再スタートできるように遅らせるので、先頭のバーナより後のバーナは待ち時間なしで各回の低速走行を行うことができ、このためコブ状突起の発生を防止でき、多孔質光ファイバ母材の製造の歩留りを向上させることができる。特に、本発明のように、待ち時間を作らないような時間調整を高速走行時に行うと、高速走行にはガラス微粒子の堆積を期待していない時間帯であり、ガラス微粒子の堆積に悪影響を及ぼさずに時間調整を行うことができる。
【００５０】
また、この際、隣接する各バーナのスタート位置と両側の折り返し位置をターゲットの長手方向にずらすと、ターゲットの長手方向の端部の同じ位置が各バーナで繰り返し高温に加熱されるのを回避でき、各バーナのスタート位置と両側の折り返し位置で多孔質光ファイバ母材が高密度化されるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多孔質光ファイバ母材の製造方法における実施の形態の第１例の各バーナの速度の関係を示す線図である。
【図２】本発明に係る多孔質光ファイバ母材の製造方法における実施の形態の第２例の各バーナの速度の関係とスタート位置と両側の折り返し位置との関係を示す線図である。
【図３】従来の多孔質光ファイバ母材の製造方法を実施する光ファイバ母材製造装置の構成を示した斜視図である。
【図４】従来、多孔質光ファイバ母材を縦向きにして製造する例の説明図である。
【図５】従来の多孔質光ファイバ母材の製造方法における各バーナの速度の関係を示す線図である。
【符号の説明】
１ ターゲット
２ ターゲット支持機構
３ Ｕ型フレーム
４ａ，４ｂ チャック
５ モータ
６ａ〜６ｃ バーナ
７ａ，７ｂ トラバース機構
８ａ，８ｂ スクリュー軸
９ａ，９ｂ Ｕ型フレーム
１０ａ，１０ｂ モータ
１１ａ，１１ｂ トラバースブロック
１２ ガス供給装置
１３ａ，１３ｂ ガス供給管
１４ 多孔質光ファイバ母材
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のバーナを用いてガラス微粒子をターゲットの外周に堆積させて多孔質光ファイバ母材を製造する多孔質光ファイバ母材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
製造すべき多孔質光ファイバ母材の外径が太くなると、その生産能率を上げるため、複数のバーナを用いてガラス微粒子をターゲットの外周に堆積させることが行われている。
【０００３】
このように、コアプリフォームよりなるターゲット上に多孔質光ファイバ母材を形成する工程は、ＪＶＤ工程と呼ばれている。
【０００４】
図３は、従来のこの種の多孔質光ファイバ母材の製造方法を実施する光ファイバ母材製造装置の構成を示したものである。
【０００５】
この光ファイバ母材製造装置においては、図示のように、コアプリフォームよりなるターゲット１をその軸心の回りに回転させるターゲット支持機構２を備えている。該ターゲット支持機構２はＵ型フレーム３を有し、該Ｕ型フレーム３の両対向端にはターゲット１を支持するチャック４ａ，４ｂが回転自在に支持されている。一方のチャック４ａはモータ５で回転されるようになっており、このチャック４ａの回転によりターゲット１がその軸心の回りに回転されるようになっている。
【０００６】
このようにして回転するターゲット１の外周には、その周方向に位置をずらせて複数のバーナ６ａ，６ｂが一方の側から対向されている。
【０００７】
これらバーナ６ａ，６ｂは、各トラバース機構７ａ，７ｂによってターゲット１の長手方向に沿ってそれぞれトラバースされるようになっている。各トラバース機構７ａ，７ｂは、ターゲット１に対して平行する向きでそれぞれ配置されたスクリュー軸８ａ，８ｂと、これらスクリュー軸８ａ，８ｂを回転自在に支持するＵ型フレーム９ａ，９ｂと、各スクリュー軸８ａ，８ｂを回転するモータ１０ａ，１０ｂと、対応するバーナ６ａ，６ｂを支持した状態で各スクリュー軸８ａ，８ｂに螺合されていてこれらスクリュー軸８ａ，８ｂの回転により各バーナ６ａ，６ｂをターゲット１の長手方向に沿ってそれぞれトラバースさせるトラバースブロック１１ａ，１１ｂとを有して構成されている。
【０００８】
各バーナ６ａ，６ｂには、ガス供給装置１２からフレキシブルなガス供給管１３ａ，１３ｂを経て原料ガスが供給されるようになっている。
【０００９】
このような光ファイバ母材製造装置では、ターゲット支持機構２により軸心の回りに回転させつつあるターゲット１の外周にその周方向に位置をずらせて各バーナ６ａ，６ｂを対向させ、これらバーナ６ａ，６ｂを相互間に所定の間隔をおいて往復走行させつつ、これらバーナ６ａ，６ｂの火炎中で形成したガラス微粒子をターゲット１の外周にそれぞれ堆積させて多孔質光ファイバ母材１４を製造する。
【００１０】
このようにして製造される多孔質光ファイバ母材１４として、従来の２００ 〜４００ ｋｍの母材サイズのものよりもサイズの大きい１５００ｋｍの母材サイズのものに対する要求がある。
【００１１】
かかる大サイズの多孔質光ファイバ母材１４を図３に示すように横向きにして製造すると、該多孔質光ファイバ母材１４はその自重で製造中に下向きに湾曲してしまうおそれがある。
【００１２】
これを避けるためには、図４に示すように、ターゲット２を縦向きにして多孔質光ファイバ母材１４の製造を行うことが好ましい。
【００１３】
この場合の多孔質光ファイバ母材１４の製造方法の例を示すと、次の通りである。即ち、ターゲット２を縦向きにし、該ターゲット２の周方向に所定間隔で配置したバーナ６ａ，６ｂ，６ｃを該ターゲット１の一方側である下方側から他方側である上方側に向けて順次隣接相互間に所定間隔Ｌをあけて低速度Ｖａ１，Ｖｂ１，Ｖｃ１（Ｖａ１＝Ｖｂ１＝Ｖｃ１）で走行させてこの間に各バーナ６ａ〜６ｃの先端の火炎中で形成したガラス微粒子をターゲット１の外周に堆積させて多孔質光ファイバ母材１４の形成を行い、各バーナ６ａ〜６ｃがターゲット１の他方側である上方側に達する毎にこれらバーナ６ａ〜６ｃを前述した低速度Ｖａ１，Ｖｂ１，Ｖｃ１より１．５ 倍以上速い高速度ｖａ１，ｖｂ１，ｖｃ１（ｖａ１＝ｖｂ１＝ｖｃ１）でターゲット１の一方側に戻し、該ターゲット１の一方側に戻った各バーナ６ａ〜６ｃを順次隣接相互間に所定間隔Ｌをあけてターゲット１の一方側から他方側に向けて低速度で走行させる動作を繰り返すと共に多孔質光ファイバ母材１４の外径の増加に伴い各バーナ６ａ〜６ｃの低速度の走行速度を、その１つ前の低速度の走行速度より遅い速度にする制御を行って所要外径の多孔質光ファイバ母材１４の製造を行う。
【００１４】
この場合の各バーナ６ａ〜６ｃの上りと下りの走行速度の関係を示すと、図５に示すとおりである。この図では、線の傾きが速度を示し、線の傾斜角度θが大きいと速度が速いことを示し、線の傾斜角度θが小さいと速度が遅いことを示している。
【００１５】
（イ）バーナ６ａが右肩上がりで低速度Ｖａ１で上昇するときには、バーナ６ｂ，６ｃは隣接相互間に一定距離Ｌを保って移動するため、時間Ｔ０ だけ遅れて順次スタートする（バーナ間の距離が短いと、火炎が相互に干渉するので付着速度ＤＲと収率ηが下がる）。
【００１６】
（ロ）先行するバーナ６ａが位置Ｐａに達したとき、バーナ６ｂが下部から低速度Ｖｂ１（＝Ｌ／Ｔ０ ）で上昇を始める。
【００１７】
（ハ）バーナ６ｂがＰｂ（＝Ｐａ）の位置に達したとき、バーナ６ｃが下部から低速度Ｖｃ１（＝Ｌ／Ｔ０ ）で上昇を始める。
【００１８】
（ニ）バーナ６ａ〜６ｃは上昇範囲の上端に達したら、ターンさせて高速度ｖａ１，ｖｂ１，ｖｃ１で移動範囲の下部まで下降させる。
【００１９】
（ホ）先頭のバーナ６ａは、下部に達したらターンさせて、待ち時間０で、速度Ｖａ１より遅い低速度Ｖａ２（ Ｖａ１＞Ｖａ２） で上昇させる。
【００２０】
（ヘ）バーナ６ｂは、下部に達したらターンさせて、待ち時間ｔｂ の後、速度Ｖａ１より遅い低速度Ｖａ２（ Ｖａ１＞Ｖａ２） で上昇させる。
【００２１】
（ト）バーナ６ｃは、下部に達したらターンさせて、待ち時間ｔｃ の後、速度Ｖａ１より遅い低速度Ｖａ２（ Ｖａ１＞Ｖａ２） で上昇させる。
【００２２】
ここで、バーナ６ｂ，６ｃは速度をＶｂ１，Ｖｃ１からＶｂ２，Ｖｃ２に変えたとき、バーナ間隔Ｌを一定に保つためには、下部で前述したような待ち時間ｔｂ ，ｔｃ が必要である（この例では、ｔｃ ＝２ｔｂ である）。
【００２３】
この例では、分かり易くするために、バーナ６ａ〜６ｃはそのスタート位置と下側の折り返し位置をターゲット１の長手方向に対して同じ位置とし、また上側の折り返し位置をターゲット１の長手方向に対して同じ位置としている。
【００２４】
縦型ＪＶＤ工程では、多孔質光ファイバ母材１４の製造上の都合から、ステップ毎に原料ガス量（酸素，水素，ＳｉＣｌ４ など）を変えているが、多くの場合はターゲット１との界面は密度を低くし、次第に密度を上げていく（ターゲット１は石英棒であるので密度は高い）。密度が低いまま多孔質光ファイバ母材１４の製造を続けると、多孔質光ファイバ母材１４が割れ易いためである。
【００２５】
一方、大サイズの多孔質光ファイバ母材１４の製造に際しては、生産上の都合から付着速度ＤＲと収率ηを上げることが望まれている。そこで、バーナの本数を、例えば１本から３本に増加させているが、この場合には、前述したガス条件の変更以外に、これらバーナのトラバース速度も変えているほうがよい。即ち、バーナの火炎は強くし、多孔質光ファイバ母材１４の外径の増大と共にガラス微粒子を付着させる低速度のトラバース速度を遅くする。これも適性条件があるが、これによって多孔質光ファイバ母材１４の密度が上がり、付着速度ＤＲと収率ηが向上する。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように各バーナ６ａ〜６ｃのトラバース速度を、ターゲット１の一方側から他方側に向かうときは低速度で、ターゲット１の他方側から一方側に向かうときは高速度で行い、多孔質光ファイバ母材１４の外径の増大と共にガラス微粒子を付着させる一方側から他方側へのトラバース速度を遅くすると、前述したように先頭のバーナ６ａの次のバーナ６ｂ，６ｃから、これらバーナ６ｂ，６ｃが他方側から一方側に来て折り返して他方側に向かうときに待ち時間ｔｂ ，ｔｃ が発生し、これらバーナ６ｂ，６ｃがターゲット１の同じ位置に待ち時間だけ停止することになる。
【００２７】
バーナ６ｂ，６ｃがターゲット１の同じ位置に停止すると、これらバーナ６ｂ，６ｃの火炎がターゲット１の同じ位置に対向し続けて、そこが異常高温になり、ガラス微粒子（ＳｉＯ２ 微粒子）の連続堆積と高密度化が起こって表面にコブ状突起ができ、このコブ状突起が以後のガラス微粒子の堆積により成長する。コブ状突起の成長は、製品の不良につながるので好ましくない。
【００２８】
本発明の目的は、バーナの待ち時間をなくすことができる多孔質光ファイバ母材の製造方法を提供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る多孔質光ファイバ母材の製造方法は、軸心の回りに回転しつつある棒状のターゲットの外周にその周方向に位置をずらせて複数のバーナを対向させ、これらバーナをターゲットの一方側から他方側に向けて順次隣接相互間に所定間隔をあけて低速度で走行させてこの間に各バーナの先端の火炎中で形成したガラス微粒子をターゲットの外周に堆積させて多孔質光ファイバ母材の形成を行い、各バーナがターゲットの他方側に達する毎にこれらバーナを前記低速度より１．５ 倍以上速い高速度でターゲットの一方側に戻し、ターゲットの一方側に戻った各バーナを順次隣接相互間に所定間隔をあけてターゲットの一方側から他方側に向けて低速度で走行させる動作を繰り返すと共に多孔質光ファイバ母材の外径の増加に伴い各バーナの低速度の走行速度を徐々に遅くする制御を行って所要外径の多孔質光ファイバ母材の製造を行うに際し、
先頭のバーナより後のバーナがターゲットの他方側から一方側に戻る速度を、該後のバーナがターゲットの一方側に戻ってから待ち時間を作らずに再スタートできるように遅らせることを特徴とする。
【００３０】
このようにすると、先頭のバーナより後のバーナは待ち時間なしで、各回の低速走行を行うことができ、コブ状突起の発生を防止することができる。特に、本発明のように、待ち時間を作らないような時間調整を高速走行時に行うと、高速走行にはガラス微粒子の堆積を期待していない時間帯であり、ガラス微粒子の堆積に悪影響を及ぼさずに時間調整を行うことができる。
【００３１】
また、この際、隣接する各バーナのスタート位置と両側の折り返し位置をターゲットの長手方向にずらすと、ターゲットの長手方向の端部の同じ位置が各バーナで繰り返し高温に加熱されるのを回避でき、各バーナのスタート位置と両側の折り返し位置で多孔質光ファイバ母材が高密度化されるのを防止することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る多孔質光ファイバ母材の製造方法における実施の形態の第１例を図１を参照して詳細に説明する。
【００３３】
この例でも、前述した図４に示すように、ターゲット２は縦向きにし、該ターゲット２の周方向に所定間隔で配置したバーナ６ａ，６ｂ，６ｃを該ターゲット１の一方側である下方側から他方側である上方側に向けて順次隣接相互間に所定間隔Ｌをあけて低速度Ｖａ１，Ｖｂ１，Ｖｃ１（Ｖａ１＝Ｖｂ１＝Ｖｃ１）で走行させてこの間に各バーナ６ａ〜６ｃの先端の火炎中で形成したガラス微粒子をターゲット１の外周に堆積させて多孔質光ファイバ母材１４の形成を行う。各バーナ６ａ〜６ｃがターゲット１の他方側である上方側に達する毎にこれらバーナ６ａ〜６ｃを前述した低速度Ｖａ１，Ｖｂ１，Ｖｃ１より１．５ 倍以上速い高速度ｖａ１，ｖｂ１，ｖｃ１でターゲット１の一方側に戻す。
【００３４】
この際、ターゲット１を高速度ｖａ１，ｖｂ１，ｖｃ１で一方側に戻す速度を従来通りとすると、図１で破線で示すようになるが、本例では図１で実線で示すように先頭のバーナ６ａより後のバーナ６ｂ，６ｃがターゲット２の他方側から一方側に戻る速度ｖｂ１，ｖｃ１を、該後のバーナ６ｂ，６ｃがターゲット２の一方側に戻ってから待ち時間ｔｂ ，ｔｃ を作らずに再スタートできるように予め計算した時間ｔｂ ，ｔｃ だけ遅らせる。このため、後のバーナ６ｂ，６ｃに待ち時間ｔｂ ，ｔｃ が発生するのを防止できる。
【００３５】
該ターゲット１の一方側に戻った各バーナ６ａ〜６ｃを順次隣接相互間に所定間隔Ｌをあけてターゲット１の一方側から他方側に向けて低速度で走行させる動作を繰り返すと共に多孔質光ファイバ母材１４の外径の増加に伴い各バーナ６ａ〜６ｃの低速度の走行速度を、その１つ前の低速度の走行速度より遅い速度にする制御を行って所要外径の多孔質光ファイバ母材１４の製造を行う。
【００３６】
ここで、各バーナ６ａ〜６ｃがターゲット１の長手方向にトラバースするトラバース距離をＭとし、バーナ６ａが速度ｖａ１で降下する降下時間Ｔａ は
Ｔａ ＝Ｍ／ｖａ１
であるから、バーナ６ｂのトラバース距離Ｍは
Ｍ＝ｖｂ１｛（Ｍ／ｖａ１）＋ｔｂ｝と表現でき、このため待ち時間を作らないバーナ６ｂの降下速度ｖｂ１は
ｖｂ１＝Ｍ／｛（Ｍ／ｖａ１）＋ｔｂ｝ …（１）
となるようにする。
【００３７】
同様に、バーナ６ｃのトラバース距離Ｍは
Ｍ＝ｖｃ１｛（Ｍ／ｖａ１）＋ｔｃ｝と表現でき、このため待ち時間を作らないバーナ６ｃの降下速度ｖｃ１は
ｖｃ１＝Ｍ／｛（Ｍ／ｖａ１）＋ｔｃ｝ …（２）
となるようにする。
【００３８】
一方、
Ｌ＝Ｖａ１・Ｔ０ ＝Ｖｂ１（Ｔ０ ＋ｔｂ）
であるから、
（Ｖａ１／Ｖｂ１）・Ｔ０ ＝Ｔ０ ＋ｔｂ
ｔｂ＝｛（Ｖａ１／Ｖｂ１）−１｝Ｔ０ …（３）
ｔｃ ＝２ｔｂ ＝２｛（Ｖａ１／Ｖｂ１）−１｝Ｔ０ …（４）
（３）式，（４）式のｔｂ，ｔｃ を（１）式，（２）式に代入すると、ｖｂ１，ｖｃ１は設定速度Ｖａ１，Ｖｂ１，Ｔ０ と、降下速度ｖａ１と、トラバース距離Ｍとから求めることができる。
【００３９】
本例のようにすると、先頭のバーナ６ａより後のバーナ６ｂ，６ｃは待ち時間なしで、各回の低速走行を行うことができ、コブ状突起の発生を防止することができる。特に、本例のように、待ち時間を作らないような時間調整を高速走行時に行うと、高速走行にはガラス微粒子の堆積を期待していない時間帯であり、ガラス微粒子の堆積に悪影響を及ぼさずに時間調整を行うことができる。
【００４０】
本発明に係る多孔質光ファイバ母材の製造方法における実施の形態の第２例を図２を参照して詳細に説明する。
【００４１】
本例の多孔質光ファイバ母材の製造方法では、隣接する各バーナ６ａ，６ｂ，６ｃはそのスタート位置と両側の折り返し位置ａ，ｂ，ｃとａ´，ｂ´，ｃ´をターゲットの長手方向に図示のようにずらし、且つ先頭のバーナ６ａより後のバーナ６ｂ，６ｃがターゲットの他方側から一方側に戻る速度を、後のバーナ６ｂ，６ｃがターゲットの一方側に戻ってから待ち時間を作らずに再スタートできるように遅らせる。
【００４２】
バーナ６ａ〜６ｃのスタート位置とターゲットの長手方向の両側の折り返し位置を各側で同じ位置にすると、ターゲットの長手方向の両側の位置で多孔質光ファイバ母材１４が異常高温になり、部分的な高密度化が起こり易いが、本例のように、各バーナ６ａ〜６ｃのスタート位置とターゲットの長手方向の両側の折り返し位置を各側で異ならせると、各バーナ６ａ〜６ｃのスタート位置と両側の折り返し位置で多孔質光ファイバ母材１４が部分的に高密度化されるのを防止することができる。
【００４３】
また、先頭のバーナ６ａより後のバーナ６ｂ，６ｃをターゲットの他方側から一方側に戻す速度を、後のバーナ６ｂ，６ｃがターゲットの一方側に戻ってから待ち時間を作らずに再スタートできるように遅らせると、前述したように先頭のバーナ６ａより後のバーナ６ｂ，６ｃは待ち時間なしで、各回の低速走行を行うことができ、コブ状突起の発生を防止することができる。また、待ち時間を作らないような時間調整を高速走行時に行うと、高速走行にはガラス微粒子の堆積を期待していない時間帯であり、ガラス微粒子の堆積に悪影響を及ぼさずに時間調整を行うことができる。
【００４４】
なお、各バーナの上昇時のトラバース速度は、製造する光ファイバ母材が増径するのに伴い遅くするが、この速度変化は各トラバース毎に行わなくてはならないものではなく、例えば１０トラバース毎に行ってもよい。
【００４５】
また上記例では、バーナ６ａ〜６ｃが上昇するとき低速走行とし、下降するとき高速走行としたが、逆に、バーナ６ａ〜６ｃが下降するとき高速走行とし、上昇するとき低速走行としてもよい。
【００４６】
【実施例】
（１）ａ〜ａ´，ｂ〜ｂ´，ｃ〜ｃ´の距離は１５００ｍｍ、多孔質光ファイバ母材１４の最大径はφ２５０ｍｍ で、ターゲットの一方側から他方側への各バーナ６ａ〜６ｃの低速度のトラバース速度は多孔質光ファイバ母材１４の外径の増加に伴い徐々に４０ｃｍ／ｓから１２ｃｍ／ｓに変化させ、ターゲットの他方側から一方側への高速度のトラバース速度は８０ｃｍ／ｓから１２０ ｃｍ／ｓの間で変化させた。特にバーナ６ｂ，６ｃのトラバース速度は、ターゲットの他方側から一方側への走行開始時に小さくした。
【００４７】
（２）ターゲットの他方側から一方側へのトラバース速度を１２ｃｍ／ｓ〜４０ｃｍ／ｓとし、ターゲットの一方側から他方側へのトラバース速度を８０ｃｍ／ｓから１２０ ｃｍ／ｓの間で変化させても、多孔質光ファイバ母材１４の製造は同様にできた。
【００４８】
（３）各バーナ６ａ〜６ｃ間の距離は２０〜４０ｃｍとし、スートの回転速度も合成時間とともに変えることにより堆積効率が向上した。
【００４９】
【発明の効果】
本発明に係る多孔質光ファイバ母材の製造方法は、先頭のバーナより後のバーナがターゲットの他方側から一方側に戻る速度を、該後のバーナがターゲットの一方側に戻ってから待ち時間を作らずに再スタートできるように遅らせるので、先頭のバーナより後のバーナは待ち時間なしで各回の低速走行を行うことができ、このためコブ状突起の発生を防止でき、多孔質光ファイバ母材の製造の歩留りを向上させることができる。特に、本発明のように、待ち時間を作らないような時間調整を高速走行時に行うと、高速走行にはガラス微粒子の堆積を期待していない時間帯であり、ガラス微粒子の堆積に悪影響を及ぼさずに時間調整を行うことができる。
【００５０】
また、この際、隣接する各バーナのスタート位置と両側の折り返し位置をターゲットの長手方向にずらすと、ターゲットの長手方向の端部の同じ位置が各バーナで繰り返し高温に加熱されるのを回避でき、各バーナのスタート位置と両側の折り返し位置で多孔質光ファイバ母材が高密度化されるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多孔質光ファイバ母材の製造方法における実施の形態の第１例の各バーナの速度の関係を示す線図である。
【図２】本発明に係る多孔質光ファイバ母材の製造方法における実施の形態の第２例の各バーナの速度の関係とスタート位置と両側の折り返し位置との関係を示す線図である。
【図３】従来の多孔質光ファイバ母材の製造方法を実施する光ファイバ母材製造装置の構成を示した斜視図である。
【図４】従来、多孔質光ファイバ母材を縦向きにして製造する例の説明図である。
【図５】従来の多孔質光ファイバ母材の製造方法における各バーナの速度の関係を示す線図である。
【符号の説明】
１ ターゲット
２ ターゲット支持機構
３ Ｕ型フレーム
４ａ，４ｂ チャック
５ モータ
６ａ〜６ｃ バーナ
７ａ，７ｂ トラバース機構
８ａ，８ｂ スクリュー軸
９ａ，９ｂ Ｕ型フレーム
１０ａ，１０ｂ モータ
１１ａ，１１ｂ トラバースブロック
１２ ガス供給装置
１３ａ，１３ｂ ガス供給管
１４ 多孔質光ファイバ母材
Claims (2)
- 軸心の回りに回転しつつある棒状のターゲットの外周にその周方向に位置をずらせて複数のバーナを対向させ、これらバーナを前記ターゲットの一方側から他方側に向けて順次隣接相互間に所定間隔をあけて低速度で走行させてこの間に各バーナの先端の火炎中で形成したガラス微粒子を前記ターゲットの外周に堆積させて多孔質光ファイバ母材の形成を行い、前記各バーナが前記ターゲットの他方側に達する毎にこれらバーナを前記低速度より１．５ 倍以上速い高速度で前記ターゲットの一方側に戻し、前記ターゲットの一方側に戻った前記各バーナを順次隣接相互間に所定間隔をあけて前記ターゲットの一方側から他方側に向けて低速度で走行させる動作を繰り返すと共に前記多孔質光ファイバ母材の外径の増加に伴い前記各バーナの低速度の走行速度を遅くする制御を行って所要外径の多孔質光ファイバ母材の製造を行うに際し、
先頭の前記バーナより後の前記バーナが前記ターゲットの他方側から一方側に戻る速度を、該後のバーナが前記ターゲットの一方側に戻ってから待ち時間を作らずに再スタートできるように遅らせることを特徴とする多孔質光ファイバ母材の製造方法。 - 軸心の回りに回転しつつある棒状のターゲットの外周にその周方向に位置をずらせて複数のバーナを対向させ、これらバーナを前記ターゲットの一方側から他方側に向けて順次隣接相互間に所定間隔をあけて低速度で走行させてこの間に各バーナの先端の火炎中で形成したガラス微粒子を前記ターゲットの外周に堆積させて多孔質光ファイバ母材の形成を行い、前記各バーナが前記ターゲットの他方側に達する毎にこれらバーナを前記低速度より１．５ 倍以上速い高速度で前記ターゲットの一方側に戻し、前記ターゲットの一方側に戻った前記各バーナを順次隣接相互間に所定間隔をあけて前記ターゲットの一方側から他方側に向けて低速度で走行させる動作を繰り返すと共に前記多孔質光ファイバ母材の外径の増加に伴い前記各バーナの低速度の走行速度を遅くする制御を行って所要外径の多孔質光ファイバ母材の製造を行うに際し、
隣接する前記各バーナはそのスタート位置と両側の折り返し位置を前記ターゲットの長手方向にずらし、且つ先頭の前記バーナより後の前記バーナが前記ターゲットの他方側から一方側に戻る速度を、該後のバーナが前記ターゲットの一方側に戻ってから待ち時間を作らずに再スタートできるように遅らせることを特徴とする多孔質光ファイバ母材の製造方法。
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