JP3910809B2 - 光ファイバ母材の乾燥方法、処理方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
光ファイバ母材を洗浄した後に施す乾燥方法とそれを行うための装置、および、光ファイバ母材に洗浄処理および乾燥処理などの処理を施す処理方法とそれを行うための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバの製造方法としては、例えば、ＶＡＤ（Vapour-phase Axial Deposition ）法やＯＶＤ（Outside Vapour Deposition ）法で合成した光ファイバ用スート母材を、ガラス化炉で脱水および焼結して透明な中間母材とし、その母材を燃焼火炎やプラズマ火炎でもしくは電気炉で延伸し、コアとなるガラスロッドとする。
得られたガラスロッドに、さらにＯＶＤ法などによりクラッドとなるスートを堆積させ、ガラス化炉で脱水および焼結を行い、プリフォームとする。
得られたプリフォームを線引き用加熱炉で加熱溶融してプリフォームの先端から線引きする線引き工程により、光ファイバとする。
【０００３】
また、ＭＣＶＤ（Modified Chemical Vapor Deposition）法やプラズマＣＶＤ法では、直接ロッドを形成することができ、この場合にはガラス化炉による熱処理を行わずに、燃焼火炎などにより延伸し、コアとなるガラスロッドとする。さらに、上述のようにＯＶＤ法によりクラッドとなるスートを堆積させ、ガラス化してプリフォームとするか、合成管をジャケットしてプリフォームとし、線引き加工して光ファイバとする。
【０００４】
上記の延伸工程において、火炎にて延伸する場合には、燃焼火炎中で生じる水、ＯＨ、Ｈラジカルや水素が高温のガラスロッドに拡散していき、ガラスロッドの表面近傍に残留してしまうことになる。
【０００５】
上記のＯＨなどが拡散された表層部分を除去するため、例えば図６（Ａ）に示す手順で、ガラスロッドの表層部分の除去処理が行われる。
即ち、まず第１ステップＳ１として、例えば３０〜５０％のＨＦ液による湿式エッチング（ＨＦ液処理）を行う。この処理では、例えば直径が１３〜１６ｍｍのガラスロッドに対して、直径を０．４〜２ｍｍ小さくする程度に表層部分を除去する。
【０００６】
次に、第２ステップＳ２として、上記のＨＦ液による湿式エッチング処理の後は、純水による洗浄処理（純水洗浄）を行う。
次に、第３ステップＳ３として、洗浄済のガラスロッドを洗浄装置から取り出す（ロッド取り出し）。
【０００７】
次に、第４ステップＳ４として、例えば熱交換機を備えて熱風を室内に送ることができる乾燥装置を用いて、あるいは自然乾燥により、ガラスロッドの表面に残された水滴を乾燥・除去する。
上記のように得られたガラスロッドは、クラッド部分の形成などの次工程まで清浄な環境にて保管し、あるいは、次工程に直接搬送する（第５ステップＳ５）。
【０００８】
また、上述のようにＯＨなどが母材に取り込まれない場合でも、延伸工程で表面に異物が付着したり、ハンドリングの際に汚染されることがある。
また、ガラスロッドあるいは線引き前のプリフォームの形態として、清浄でない環境下で長期間にわたって保管された場合、表面が汚れが付着していることがある。
このような場合には、図６（Ｂ）に示すように、純水による洗浄（第１ステップＳ１）、ロッド取り出し（第２ステップＳ２）、ガラスロッドの表面に残された水滴の乾燥（第３ステップＳ３）を順に行い、次工程まで清浄な環境にて保管、あるいは、次工程に搬送する（第４ステップＳ４）。
【０００９】
上記の乾燥工程においては、図６（Ａ）および（Ｂ）の両者の場合で熱風を室内に送ることができる乾燥装置を用いて、あるいは自然乾燥により乾燥させているが、ワイパなどを用いて人の手で拭き取って水滴を除去する場合もある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガラスロッドまたはプリフォームを上記のようにＨＦ液処理あるいは純水洗浄した後、熱風を室内に送ることができる乾燥装置を用いて、あるいは自然乾燥により乾燥させると、ガラスロッドまたはプリフォームの表面にいわゆるウォーターマークが残ってしまうという問題が発生する。
ウォーターマークは、純水洗浄液に持ち込まれたＨＦあるいはガラスなどの無機成分や純水洗浄液中にもとから存在する不純物成分がガラスロッド表面で濃縮されて生じるものであり、図６（Ｂ）のようなＨＦ液処理を行わない純水洗浄のみの場合にも発生する。
【００１１】
特に、ＨＦ液処理を行った場合には、ＨＦ液処理前のガラスロッドの表面粗さ（ＪＩＳ最大粗さ）が０．１〜０．３μｍ程度であったのに対して、ＨＦ液処理後には数μｍ〜数１０μｍ程度まで粗くなってしまうので、表面に洗浄液が残しやすくなっており、上記のウォーターマークが発生しやすい状況となっている。
【００１２】
熱風乾燥や自然乾燥ではなく、ワイパなどを用いて人の手で拭き取る場合には、上記のウォーターマークに拭き取りムラが発生したり、あるいは人による発塵により、かえって汚染されてしまう。
【００１３】
上記のようにウォーターマークや人による発塵でガラスロッドの表面が汚染された状態で、クラッドが形成されると、コアとクラッドの界面に発泡が生じて、光ファイバ用プリフォームとして用いることができなくなる。
また、プリフォームの表面が汚染されている場合には、汚染されていた部分は線引きされると強度の低い部分となり、場合によっては線引き工程中に破断してしまい、光ファイバの品質が低下したり、生産効率が低下してしまう。
【００１４】
本発明は上記の状況に鑑みてなされたものであり、従って本発明の目的は、光ファイバ母材を洗浄したときに、表面に残るウォーターマークを抑制し、清浄な状態で乾燥させることが可能な乾燥方法とそれを行うための装置、および、光ファイバ母材に洗浄処理および乾燥処理などの処理を施す処理方法とそれを行うための装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の光ファイバ母材の乾燥方法は、光ファイバ母材の洗浄工程の後に行う乾燥方法であって、洗浄後の光ファイバ母材の液体で濡れた表面が乾燥する前に、上記光ファイバ母材の表面に揮発性液体を掛ける工程と、上記揮発性液体が掛けられた上記光ファイバ母材の表面にガスを吹きつけて残存する液体を除去する工程を有する。
【００１６】
上記の本発明の光ファイバ母材の乾燥方法は、好適には、上記揮発性液体がメタノールやエタノールなどのアルコールである。
【００１７】
上記の本発明の光ファイバ母材の乾燥方法は、好適には、上記光ファイバ母材の表面にガスを吹きつけて残存する液体を除去する工程において、ガスを吹きつける場所を上記光ファイバ母材の上方より下方へと長手方向に沿って移動させながら行う。
【００１８】
上記の本発明の光ファイバ母材の乾燥方法は、洗浄後の光ファイバ母材の液体で濡れた表面が乾燥する前に、光ファイバ母材の表面にガスを吹きつけて、残存する液体を除去して乾燥させているので、この方法によれば、光ファイバ母材の表面に残存していた液体に含まれる不純物成分などが濃縮されず、光ファイバ母材を洗浄したときに、表面に残るウォーターマークを非常に少なくでき、清浄な状態で乾燥させることが可能である。
特に、光ファイバ母材の表面に揮発性液体を掛けて、表面に残存していた液体を揮発性液体を混合させ、液体の粘度を低下させることで、表面に残存していた不純物を流し易くできる。しかも揮発性液体であるのでガスを吹きつけたときに蒸発しやすく、これによりさらに清浄な状態で乾燥させることが可能となる。
【００１９】
また、上記の目的を達成するため、本発明の光ファイバ母材の処理方法は、少なくとも光ファイバ母材を洗浄する光ファイバ母材の処理方法であって、上記光ファイバ母材を洗浄する工程と、洗浄後の上記光ファイバ母材の液体で濡れた表面が乾燥する前に、上記光ファイバ母材の表面に揮発性液体を掛ける工程と、上記揮発性液体が掛けられた上記光ファイバ母材の表面にガスを吹きつけて残存する液体を除去する工程とを有する。
【００２０】
上記の本発明の光ファイバ母材の処理方法は、好適には、上記光ファイバ母材を洗浄する工程が少なくとも１回の水洗工程を含む。特にＨＦ液によりロッドの表面を処理したロッドの純粋洗浄後の乾燥に有効である。
【００２１】
上記の本発明の光ファイバ母材の処理方法は、好適には、上記光ファイバ母材を洗浄する工程の後、上記光ファイバ母材の表面にガスを吹きつけて残存する液体を除去する工程の前に、上記光ファイバ母材の表面に揮発性液体を掛ける工程をさらに有する。
また、好適には、クリーンエアーが供給された部屋内で上記処理を行う。
【００２２】
上記の本発明の光ファイバ母材の処理方法は、好適には、上記光ファイバ母材の表面にガスを吹きつけて残存する液体を除去する工程において、ガスを吹きつける場所を上記光ファイバ母材の上方より下方へと長手方向に沿って移動させながら行う。
【００２３】
上記の本発明の光ファイバ母材の処理方法は、光ファイバ母材を洗浄し、次に、洗浄後の光ファイバ母材の液体で濡れた表面が乾燥する前に、光ファイバ母材の表面にガスを吹きつけて残存する液体を除去しており、この方法によれば、光ファイバ母材に洗浄処理および乾燥処理などの処理を施す処理方法において、光ファイバ母材の表面に残存していた液体に含まれる不純物成分などが濃縮されないので、光ファイバ母材を洗浄したときに、表面に残るウォーターマークを非常に少なくでき、清浄な状態で乾燥させることが可能である。
特に、光ファイバ母材の表面に揮発性液体を掛けて、表面に残存していた液体を揮発性液体と混合させ、液体の粘度を低下させることで表面に残存していた不純物を流し易くできる。しかも揮発性液体であるのでガスを吹きつけたときに蒸発しやすく、これによりさらに清浄な状態で乾燥させることが可能となる。
【００２４】
また、本発明の光ファイバ母材の乾燥方法を実施する光ファイバ母材の乾燥装置は、光ファイバ母材の洗浄工程の後に乾燥を行うための乾燥装置であって、乾燥室と、上記光ファイバ母材の表面にガスを吹きつけて残存する液体を除去するガス吹きつけ手段とを有する。
【００２５】
上記の本発明の光ファイバ母材の乾燥装置は、好適には、上記光ファイバ母材の表面に揮発性液体を掛ける液体供給手段をさらに有する。
また、好適には、上記乾燥室内にクリーンエアーを供給する手段が設けられている。
【００２６】
上記の本発明の光ファイバ母材の乾燥装置は、好適には、上記ガス吹きつけ手段が、上記光ファイバ母材の上方より下方へと長手方向に沿って移動可能となっている。
【００２７】
上記の本発明の光ファイバ母材の乾燥装置によれば、ガス吹きつけ手段によりガスを吹きつけて、洗浄工程後に光ファイバ母材の表面に残存していた液体を除去することができ、これにより光ファイバ母材の表面に残存していた液体に含まれる不純物成分などを濃縮させないで済むので、表面に残るウォーターマークを非常に少なくでき、清浄な状態で乾燥させることが可能である。
特に、液体供給手段により光ファイバ母材の表面に揮発性液体を掛けてからガス吹きつけ手段によりガスを吹きつけることで、表面に残存していた不純物を流しだすとともに、揮発性液体であるので蒸発しやすく、これによりさらに清浄な状態で乾燥させることが可能となる。揮発性液体ではなく、純水を高圧（０．１ＭＰａ〜１０ＭＰａ）で吹きかけつつ、ガスノズルにより液体を切ることにより、液の圧力により異物を除去することも可能である。
【００２８】
また、本発明の光ファイバ母材の処理方法を実施する光ファイバ母材の処理装置は、少なくとも光ファイバ母材を洗浄する光ファイバ母材の処理装置であって、光ファイバ母材を洗浄する洗浄室と、上記光ファイバ母材を乾燥する乾燥室とを有し、上記乾燥室内に上記光ファイバ母材の表面にガスを吹きつけて残存する液体を除去するガス吹きつけ手段が備えられている。
【００２９】
ＨＦ液による処理や洗剤による洗浄処理および純水などによる洗浄を行ったガラスロッドの処理に好適である。
【００３０】
上記の本発明の光ファイバ母材の処理装置は、好適には、上記光ファイバ母材の表面に揮発性液体を掛ける液体供給手段をさらに有する。
【００３１】
上記の本発明の光ファイバ母材の処理装置は、好適には、上記ガス吹きつけ手段が、上記光ファイバ母材の長手方向に沿って移動可能となっている。光ファイバ母材を垂直に把持し、光ファイバ母材の上方から下方へと処理することが好ましい。
【００３２】
上記の本発明の光ファイバ母材の処理装置によれば、光ファイバ母材に洗浄処理および乾燥処理などの処理を施す処理装置において、ガス吹きつけ手段によりガスを吹きつけて、洗浄工程後に光ファイバ母材の表面に残存していた液体を除去することができ、これにより光ファイバ母材の表面に残存していた液体に含まれる不純物成分などを濃縮させないで済み、また異物も除去されるので、表面に残るウォーターマークや異物を非常に少なくでき、清浄な状態で乾燥させることが可能である。
特に、液体供給手段により光ファイバ母材の表面に揮発性液体を掛けてからガス吹きつけ手段によりガスを吹きつけることで、表面に残存していた不純物を流しだすとともに、揮発性液体であるので蒸発しやすく、これによりさらに清浄な状態で乾燥させることが可能となる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。
【００３４】
第１実施形態
本実施形態は光ファイバの製造方法に係り、以下に示す工程により行う。
まず、例えばＶＡＤ（VHpour-phase Axial Deposition ）法やＯＶＤ（Outside Vapour Deposition ）法で合成した光ファイバ用スート母材を、ガラス化装置で脱水および焼結して透明な中間母材とし、その母材を燃焼火炎などにより延伸し、コアとなるガラスロッドとする。
得られたガラスロッドに、さらにＯＶＤ法などによりクラッドとなるスートを堆積させ、ガラス化炉で脱水および焼結を行い、プリフォームとする。
得られたプリフォームを線引き用加熱炉で加熱溶融してプリフォームの先端から線引きする線引き工程により、光ファイバとする。
【００３５】
ここで、上記の酸素・水素による燃焼火炎などにより延伸する工程において、燃焼火炎中で生じる水、ＯＨ、Ｈラジカルや水素が高温のガラスロッドに拡散していき、ガラスロッドの表面近傍に残留してしまうので、本実施形態においては、図１（Ａ）に示す手順でガラスロッドの表層部分の除去処理を行う。
【００３６】
即ち、まず第１ステップＳ１として、例えば３０〜５０％のＨＦ液による湿式エッチング（ＨＦ液処理）を行う。
この処理では、例えば直径が１３〜１６ｍｍのガラスロッドに対して、直径を０．４〜２ｍｍ小さくする程度に表層部分を除去する。多く削る場合は、１回でなく２回以上に分けて削り量を測定しながら削る。
【００３７】
図２は、上記の工程で用いるＨＦ液処理装置１０の模式構成を示す。
内槽１１および外槽１２の２槽構成であり、内槽１１の下部に設けられたＨＦ液供給管２１から、３０〜５０％のＨＦ液が供給され、内槽１１のオーバーフロー分が外槽１２へと溢れてＨＦ液回収管２２からＨＦ液タンクＨＴに回収される。ＨＦ液タンクＨＴでは、必要に応じて再生処理がなされ、ポンプＰによりフィルタＦを介してＨＦ液供給管２１から内槽１１に循環する構成となっている。
処理されるガラスロッド１は、その端部に設けられたサポートロッド２部分を支持部１４により回転されながら保持され、上記のＨＦ液で満たされた内槽１１に浸漬される。
支持部１４は不図示の機構により上下方向に移動可能となっており、所定時間浸漬処理を行った後にガラスロッド１は内槽１１から引き上げられる。
外槽１２から回収されたＨＦ液の劣化が激しく、再生が困難な場合には、そのまま廃棄処分としてもよい。
【００３８】
ＨＦ液処理の後、第２ステップＳ２として、上記のＨＦ液による湿式エッチング処理の後は、純水または超純水による洗浄処理（純水洗浄）を行う。
【００３９】
図３は、上記の工程で用いる２連純水洗浄装置（３０ａ，３０ｂ）の模式構成を示す。
第１の純水洗浄装置３０ａは、内槽３１ａおよび外槽３２ａの２槽構成であり、内槽３１ａの下部に設けられた純水供給管４１ａから純水が供給され、内槽３１ａのオーバーフロー分が外槽３２ａへと溢れて純水回収管４２ａから、純水化装置Ｒを経て純水タンクＷＴに回収される。純水タンクＷＴから、ポンプＰによりフィルタＦを介して純水供給管４１ａから内槽３１ａに循環する構成となっている。
外槽３２ａから回収された純水の不純物の混入量が多く、純水化が困難な場合には、そのまま廃棄処分としてもよい。
処理されるガラスロッド１は、その端部に設けられたサポートロッド２部分を支持部３４ａにより回転されながら保持され、上記の純水で満たされた内槽３１ａに浸漬される。
支持部３４ａは不図示の機構により上下方向に移動可能となっており、所定時間浸漬処理を行った後にガラスロッド１は内槽３１ａから引き上げられる。
【００４０】
第２の純水洗浄装置３０ｂも同様の構成で、内槽３１ｂ、外槽３２ｂ、純水供給管４１ｂ、純水回収管４２ｂ、純水化装置Ｒ、純水タンクＷＴ、ポンプＰおよびフィルタＦを備えており、純水が循環する構成となっている。
第１の純水洗浄装置３０ａと第２の純水洗浄装置３０ｂは、タンクを共有する構成であるが、タンクを個々に有する構成としてもよい。
上記の純水洗浄装置は２連方式であり、例えば第１の純水洗浄装置３０ａの支持部３４ａに保持されていたガラスロッド１を第２の純水洗浄装置３０ｂの支持部３４ｂに保持するように自動搬送することで、あるいは手動で移し変えることなどにより、２回の純水洗浄工程を連続的に行うことができる。
また、必ずしも純水洗浄を２回行う必要はなく、１回のみ行うこともでき、この場合は上記と同様の構成の純水洗浄装置により処理を行うか、上記２連型装置のいずれか一方にて処理を行う。また、２回以上行う場合は、第３、第４の純水洗浄装置を設ければよい。
【００４１】
純水洗浄工程の後、第３ステップＳ３として、洗浄済のガラスロッドを洗浄装置から取り出す（ロッド取り出し）。
次に、第４ステップＳ４として、後述する構成のガスワイプ型乾燥装置を用いて、ガラスロッドの表面に残された水滴を除去・乾燥する。
上記のように得られたガラスロッドは、クラッド部分の形成などの次工程まで清浄な環境にて保管され、あるいは、次工程に直接搬送される（第５ステップＳ５）。保管にあたっては、加熱雰囲気とすることにより、ロッドの把持部の穴や、凹凸部などの乾燥が不十分となりやすい部分の乾燥を行うことができる。
【００４２】
上記のガスワイプ型乾燥装置は、例えば図４に示す構成となっている。
例えば、ガスワイプ処理室１０１、ガラスロッド１の一方のサポートロッド２部分を把持する把持部１０３、他方のサポートロッド２部分を把持するロッド受け部１０７、ガラスロッド表面にアルコールなどの揮発性液体を供給する液体供給ノズル１０６、アーム１０４に支持されており、クリーンガスをガラスロッド表面に吹きつけるガスノズル１０５、液体供給ノズル１０６およびガスノズル１０５をガラスロッド１の長手方向に駆動する駆動系１０２、ガラスロッドを回転させる回転駆動系１０８、回転駆動力を把持部１０３に伝達するプーリ１０９およびベルト１１０、ガスワイプ処理室１０１内にクリーンエアーを供給するクリーンエアー発生器１１１、およびガスワイプ処理室１０１下部に設けられた排気口１１２を有する構成となっている。
また、ガスワイプ処理室１０１底部には液受け１２０が設けられ、予め水などの液体１２１が張られている構成とすることで、ガスノズルから供給されるガスによってガスワイプ処理室１０１底面に溜まったダストやごみを舞い上げる心配がない。
クリーンエアー発生器１１１から供給されたクリーンエアーは、排気口１１２から装置外部に排出される。
【００４３】
上記のガスワイプ型乾燥装置は、例えば以下のようにして操作される。
例えば図５（Ａ）に示す手順に従い、まず、第１ステップＳ１として、ガスワイプ処理室１０１内に、クリーンエアー発生器１１１よりダストを管理されたエアーを供給し、排気口１１２から排出することで、図面上、上方から下方に向けてエアーのダウンフローを作っておく。上記洗浄されて、未乾燥状態のガラスロッド１の一端を把持部１０３にセットし、他端をロッド受け部１０７に固定する（ロッドセット）。
【００４４】
次に、第２ステップＳ２として、ガラスロッド１を回転させ、液体供給ノズル１０６からアルコールなどの揮発性液体を供給しながら、駆動系１０２によりガラスロッド１の上端から下端へ液体供給ノズル１０６を移動させ、ガラスロッド１の表面に揮発性液体を満遍なく供給する。下端で揮発性液体の供給を停止し、駆動系１０２により液体供給ノズル１０６の位置をガラスロッド１の上端側へ戻す（処理液掛け）。揮発性液体の供給により、純水洗浄工程から残存する洗浄液が押し流され、ガラスロッド１の表面の洗浄液は揮発性液体と混合して粘度が下がり、残存していた不純物を流し易くできる。
【００４５】
次に、第３ステップＳ３として、ガスノズル１０５からガラスロッド１の表面に向けてガスを噴出しながら、駆動系１０２によりガラスロッド１の上端から下端へガスノズル１０５を移動させる。このガス圧力により、揮発性液体を含むガラスロッド１の表面に残存する液体を除去し、ガラスロッド１の表面を乾燥させる（ガスワイプ処理）。
ガラスロッド１の表面からガスにより除去され、微細化された液滴は、液受け１２０に張られた液体１２１により捕捉される。
このとき、ガスワイプ処理室１０１の底部からのガスの流れの影響を低減するため、底面とガラスロッド１の下端との距離を一定値以上にし、例えば３００ｍｍ以上とすることが好ましい。
また、クリーンエアーによるダウンフローも、ノズルの吹き出し速度の１／５０〜１倍程度とすることで、容器内で循環するガス流に乗ってくる粒子化された液体の再付着を低減できる。また、ガスワイプ処理時は、ロッドを必ずしも回転させる必要なない。但し、その場合は、ガスノズルによる流れがロッドにほぼ均一にあたる必要はある。
【００４６】
次に、第４ステップＳ４として、乾燥処理済みのガラスロッドが把持部１０３およびロッド受け部１０７から取り外され、ガスワイプ型乾燥装置から取り出される（ロッド取出し）。
上記のように得られたガラスロッドは、コアの一部やクラッド部分の形成などの次工程まで清浄な環境にて保管され、あるいは、次工程に直接搬送される（第５ステップＳ５）。
【００４７】
上記の本実施形態に係るガスワイプ型乾燥装置を用いたガラスロッドの乾燥方法によれば、液体供給ノズル１０６からのアルコールなどの揮発性液体の供給によりガラスロッドの表面に残存していた不純物を流しだすとともに、ガラスロッド１の表面に残存している液体を揮発性液体と混合させる。
この状態でガスノズルによりガスを吹きつけてることで、ガラスロッドの表面に残存していた液体を除去し、揮発させることができ、これにより光ファイバ母材の表面に残存していた液体に含まれる不純物成分などを濃縮させないで済むので、表面にウォーターマークを残さずに清浄な状態で乾燥させることが可能である。また、ウォーターマーク除去のためにワイパなどで擦らないで済むので、静電気の発生を抑制することができる。
【００４８】
この結果、光ファイバの強度の低い部分が発生したり、線引き工程中に破断してしまうなどの不利益を低減することができる。
例えば、洗浄後のガラスロッドを従来の熱風乾燥により乾燥させた場合に、その外周部にクラッドとなるスートを堆積させ、ガラス化炉で脱水および焼結を行った結果、得られたプリフォームにおけるコアとクラッドの界面における輝点はプリフォーム１つあたり１５〜２０個であったが、上記の本実施形態による乾燥方法で乾燥させると、同輝点をプリフォーム１本あたり１０個以下に低減できた。輝点の観測は、ランプにより強い光をプリフォームに照射し、目視で観測した。
また、線引き時に発生する発泡の回数についても、本実施形態による乾燥方法で乾燥させて得たプリフォームの場合は、従来方法の場合の半分以下に低減することができた。この処理方法は、特にフッ素やゲルマニウムなどのドーパントが入った層との界面を処理するときに著しい効果をもたらした。
【００４９】
第２実施形態
本実施形態においては、第１実施形態と同様に火炎延伸によりコアとなるガラスロッドを形成し、さらにクラッドを形成してプリフォームとし、線引き工程により光ファイバとする光ファイバの製造方法において、火炎延伸したガラスロッドの表層部分を第１実施形態と同様に除去し、純水洗浄した後、図４に示すガスワイプ型乾燥装置を用いて、図５（Ｂ）に示す手順で乾燥させる。
【００５０】
即ち、図５（Ｂ）中の第１ステップＳ１として、ガスワイプ処理室１０１内に、クリーンエアー発生器１１１よりクリーンエアーのダウンフローを作っておき、前工程で洗浄された未乾燥状態のガラスロッド１の一端を把持部１０３にセットし、他端をロッド受け部１０７に固定する（ロッドセット）。
【００５１】
次に、第２ステップＳ２として、ガラスロッド１を回転させ、液体供給ノズル１０６からアルコールなどの揮発性液体を供給し、ガスノズル１０５からガラスロッド１の表面に向けてガスを噴出しながら、駆動系１０２により液体供給ノズル１０６およびガスノズル１０５をガラスロッド１の上端から下端へ１回移動させる。
これにより、ガラスロッド１の表面に揮発性液体を供給した状態（処理液掛け）で、ガス吹きつけによる残存する液体の除去により、ガラスロッド１の表面を乾燥させることができる（ガスワイプ処理）。
この処理を行う場合には、ガスワイプ型乾燥装置としては、図４に示すように、ガスノズル１０５を液体供給ノズル１０６の上方に配置させ、ガスノズル１０５からガスを噴出させてから、液体供給ノズル１０６から処理液を供給するようにすることが好ましい。
【００５２】
次に、第３ステップＳ３として、乾燥処理済みのガラスロッドが把持部１０３およびロッド受け部１０７から取り外され、ガスワイプ型乾燥装置から取り出される（ロッド取出し）。
上記のように得られたガラスロッドは、クラッド部分の形成などの次工程まで清浄な環境にて保管され、あるいは、次工程に直接搬送される（第４ステップＳ４）。
【００５３】
上記の方法において、液体供給ノズル１０６からアルコールなどの揮発性液体を供給し、ガスノズル１０５からガラスロッド１の表面に向けてガスを噴出しながら、液体供給ノズル１０６およびガスノズル１０５を移動させる回数を、１回ではなく２〜３回繰り返してもよい。
また、本実施形態において液体供給ノズル１０６から供給する液体は、アルコールなどの揮発性液体に限定されず、純水あるいは超純水などを用いることもできる。
【００５４】
また、ガラスロッド１の表面に汚れが存在し、上記操作で除去できない場合、または、線引き前のロッドに付着したダスト（異物）を除去する場合には、液体供給ノズル１０６から揮発性液体を噴出する圧力を０．２〜０．５ＭＰａ（約２〜５ｋｇｆ／ｃｍ2 ）に高めることで、ガラスロッド１の表面のダストを除去しながら処理を行うことも可能である。
この場合には、ガスノズル１０５に処理液がかからないように、ガスノズル１０５の噴出速度を上げる必要がある。
また、ガスワイプ処理室１０１内が液滴で充満するので、ガスワイプ処理室１０１の大きさをある程度以上に大きくしたほうが良く、また、ダウンフローさせるクリーンエアーの速度もガスノズル１０５からの噴出速度の１／２０〜１倍程度にまで上げることが好ましい。
また、ガス噴出により発生した液滴が液体供給ノズル１０６に当たらないようにすることも重要である。
【００５５】
上記の本実施形態に係るガスワイプ型乾燥装置を用いたガラスロッドの乾燥方法によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能で、これにより光ファイバ母材の表面に残存していた液体に含まれる不純物成分などを濃縮させないで済むので、表面にウォーターマークや異物を残さずに清浄な状態で乾燥させることが可能である。また、表面に付いた液の除去のためにワイパなどで擦らないで済むので、静電気の発生を抑制することができる。
この結果、光ファイバの強度の低い部分が発生したり、母材製造工程中での界面の発泡を低減でき、線引き工程中の破断やファイバ径が変動することなどの不利益を低減することができる。
例えば、３００ｋｍ相当のプリフォームを形成する場合、従来の熱風乾燥による方法を採用した場合には線引き後の破断回数がプリフォーム１本あたり５〜１０回であったが、上記の本実施形態による乾燥方法を採用すると、同破断回数はプリフォーム１つあたり３回以下に低減された。また、線引き中のファイバ径異常によるカット回数は、従来、平均１５〜３０回あったが、平均１０回以下に低減できた。
【００６２】
本発明は上記の実施形態に限定されない。
例えば、上記のガスワイプ型乾燥装置において、ガスノズル１０５としては、ガラスロッド１の表面全面に均一にガスを吹きつけるもの（この場合にはガラスロッドは必ずしも回転させる必要なない）、不均一にガスを吹きつけるものや、スリット状のガス流を複数箇所より吹きつけるもの（この場合にはガラスロッドは回転させる必要がある）などを採用することが可能である。
また、液体供給ノズル１０６としては、スリット状、シャワー状あるいはビーム状に供給するノズルとすることができる。好ましくは、ガラスロッドにかける液が少ないほうがよい。即ち、ガラスロッドにあたらない液や、あたってはね飛ばされる液が少ない方がよい。また、ガラスロッドを回転させながら処理液を供給することが好ましい。
また、上記のガスワイプ型乾燥装置は、ＨＦ液処理装置や単なるガラスロッド洗浄装置に組み込まれていることが好ましい。組み込まれていなくても、ＨＦ液処理装置やガラスロッド洗浄装置による処理が終了した後、速やかに上記のガスワイプ型乾燥装置による処理が可能である配置とすることが好ましい。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【００６３】
【発明の効果】
本発明の光ファイバ母材の乾燥方法、処理方法および装置によれば、ガス吹きつけ手段によりガスを吹きつけて、洗浄工程後に光ファイバ母材の表面に残存していた液体を除去することができ、これにより光ファイバ母材の表面に残存していた液体に含まれる不純物成分などを濃縮させないで済み、また、異物も除去されるので、表面にウォーターマークや異物を残さずに清浄な状態で乾燥させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る光ファイバ母材の処理方法の工程手順を示す。
【図２】 図２は、本発明の実施形態に係るＨＦ液処理装置の模式構成図である。
【図３】 図３は、本発明の実施形態に係る純水洗浄装置の模式構成図である。
【図４】 図４は、本発明の実施形態に係るガスワイプ型乾燥装置の模式構成図である。
【図５】 図５（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の実施形態に係るガスワイプ型乾燥処理方法の工程手順を示す。
【図６】 図６（Ａ）および（Ｂ）は、従来例に係る光ファイバ母材の処理方法の工程手順を示す。
【符号の説明】
１…ガラスロッド
２…サポートロッド
１０…ＨＦ液処理装置
１１…内槽
１２…外槽
１４…支持部
２１…ＨＦ液供給管
２２…ＨＦ液回収管
３０ａ，３０ｂ…純水洗浄装置
３１ａ，３１ｂ…内槽
３２ａ，３２ｂ…外槽
３４ａ，３４ｂ…支持部
４１ａ，４１ｂ…純水供給管
４２ａ，４２ｂ…純水回収管
１０１…ガスワイプ処理室
１０２…駆動系
１０３…把持部
１０４…アーム
１０５…ガスノズル
１０６…液体供給ノズル
１０７…ロッド受け部
１０８…回転駆動系
１０９…プーリ
１１０…ベルト
１１１…クリーンエアー発生器
１１２…排気口
１２０…液受け
１２１…液体
ＨＴ…ＨＦ液タンク
Ｐ…ポンプ
Ｆ…フィルタ
ＷＴ…純水タンク
Ｒ…純水化装置
Ｓ…ステップ
【発明の属する技術分野】
光ファイバ母材を洗浄した後に施す乾燥方法とそれを行うための装置、および、光ファイバ母材に洗浄処理および乾燥処理などの処理を施す処理方法とそれを行うための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバの製造方法としては、例えば、ＶＡＤ（Vapour-phase Axial Deposition ）法やＯＶＤ（Outside Vapour Deposition ）法で合成した光ファイバ用スート母材を、ガラス化炉で脱水および焼結して透明な中間母材とし、その母材を燃焼火炎やプラズマ火炎でもしくは電気炉で延伸し、コアとなるガラスロッドとする。
得られたガラスロッドに、さらにＯＶＤ法などによりクラッドとなるスートを堆積させ、ガラス化炉で脱水および焼結を行い、プリフォームとする。
得られたプリフォームを線引き用加熱炉で加熱溶融してプリフォームの先端から線引きする線引き工程により、光ファイバとする。
【０００３】
また、ＭＣＶＤ（Modified Chemical Vapor Deposition）法やプラズマＣＶＤ法では、直接ロッドを形成することができ、この場合にはガラス化炉による熱処理を行わずに、燃焼火炎などにより延伸し、コアとなるガラスロッドとする。さらに、上述のようにＯＶＤ法によりクラッドとなるスートを堆積させ、ガラス化してプリフォームとするか、合成管をジャケットしてプリフォームとし、線引き加工して光ファイバとする。
【０００４】
上記の延伸工程において、火炎にて延伸する場合には、燃焼火炎中で生じる水、ＯＨ、Ｈラジカルや水素が高温のガラスロッドに拡散していき、ガラスロッドの表面近傍に残留してしまうことになる。
【０００５】
上記のＯＨなどが拡散された表層部分を除去するため、例えば図６（Ａ）に示す手順で、ガラスロッドの表層部分の除去処理が行われる。
即ち、まず第１ステップＳ１として、例えば３０〜５０％のＨＦ液による湿式エッチング（ＨＦ液処理）を行う。この処理では、例えば直径が１３〜１６ｍｍのガラスロッドに対して、直径を０．４〜２ｍｍ小さくする程度に表層部分を除去する。
【０００６】
次に、第２ステップＳ２として、上記のＨＦ液による湿式エッチング処理の後は、純水による洗浄処理（純水洗浄）を行う。
次に、第３ステップＳ３として、洗浄済のガラスロッドを洗浄装置から取り出す（ロッド取り出し）。
【０００７】
次に、第４ステップＳ４として、例えば熱交換機を備えて熱風を室内に送ることができる乾燥装置を用いて、あるいは自然乾燥により、ガラスロッドの表面に残された水滴を乾燥・除去する。
上記のように得られたガラスロッドは、クラッド部分の形成などの次工程まで清浄な環境にて保管し、あるいは、次工程に直接搬送する（第５ステップＳ５）。
【０００８】
また、上述のようにＯＨなどが母材に取り込まれない場合でも、延伸工程で表面に異物が付着したり、ハンドリングの際に汚染されることがある。
また、ガラスロッドあるいは線引き前のプリフォームの形態として、清浄でない環境下で長期間にわたって保管された場合、表面が汚れが付着していることがある。
このような場合には、図６（Ｂ）に示すように、純水による洗浄（第１ステップＳ１）、ロッド取り出し（第２ステップＳ２）、ガラスロッドの表面に残された水滴の乾燥（第３ステップＳ３）を順に行い、次工程まで清浄な環境にて保管、あるいは、次工程に搬送する（第４ステップＳ４）。
【０００９】
上記の乾燥工程においては、図６（Ａ）および（Ｂ）の両者の場合で熱風を室内に送ることができる乾燥装置を用いて、あるいは自然乾燥により乾燥させているが、ワイパなどを用いて人の手で拭き取って水滴を除去する場合もある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガラスロッドまたはプリフォームを上記のようにＨＦ液処理あるいは純水洗浄した後、熱風を室内に送ることができる乾燥装置を用いて、あるいは自然乾燥により乾燥させると、ガラスロッドまたはプリフォームの表面にいわゆるウォーターマークが残ってしまうという問題が発生する。
ウォーターマークは、純水洗浄液に持ち込まれたＨＦあるいはガラスなどの無機成分や純水洗浄液中にもとから存在する不純物成分がガラスロッド表面で濃縮されて生じるものであり、図６（Ｂ）のようなＨＦ液処理を行わない純水洗浄のみの場合にも発生する。
【００１１】
特に、ＨＦ液処理を行った場合には、ＨＦ液処理前のガラスロッドの表面粗さ（ＪＩＳ最大粗さ）が０．１〜０．３μｍ程度であったのに対して、ＨＦ液処理後には数μｍ〜数１０μｍ程度まで粗くなってしまうので、表面に洗浄液が残しやすくなっており、上記のウォーターマークが発生しやすい状況となっている。
【００１２】
熱風乾燥や自然乾燥ではなく、ワイパなどを用いて人の手で拭き取る場合には、上記のウォーターマークに拭き取りムラが発生したり、あるいは人による発塵により、かえって汚染されてしまう。
【００１３】
上記のようにウォーターマークや人による発塵でガラスロッドの表面が汚染された状態で、クラッドが形成されると、コアとクラッドの界面に発泡が生じて、光ファイバ用プリフォームとして用いることができなくなる。
また、プリフォームの表面が汚染されている場合には、汚染されていた部分は線引きされると強度の低い部分となり、場合によっては線引き工程中に破断してしまい、光ファイバの品質が低下したり、生産効率が低下してしまう。
【００１４】
本発明は上記の状況に鑑みてなされたものであり、従って本発明の目的は、光ファイバ母材を洗浄したときに、表面に残るウォーターマークを抑制し、清浄な状態で乾燥させることが可能な乾燥方法とそれを行うための装置、および、光ファイバ母材に洗浄処理および乾燥処理などの処理を施す処理方法とそれを行うための装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の光ファイバ母材の乾燥方法は、光ファイバ母材の洗浄工程の後に行う乾燥方法であって、洗浄後の光ファイバ母材の液体で濡れた表面が乾燥する前に、上記光ファイバ母材の表面に揮発性液体を掛ける工程と、上記揮発性液体が掛けられた上記光ファイバ母材の表面にガスを吹きつけて残存する液体を除去する工程を有する。
【００１６】
上記の本発明の光ファイバ母材の乾燥方法は、好適には、上記揮発性液体がメタノールやエタノールなどのアルコールである。
【００１７】
上記の本発明の光ファイバ母材の乾燥方法は、好適には、上記光ファイバ母材の表面にガスを吹きつけて残存する液体を除去する工程において、ガスを吹きつける場所を上記光ファイバ母材の上方より下方へと長手方向に沿って移動させながら行う。
【００１８】
上記の本発明の光ファイバ母材の乾燥方法は、洗浄後の光ファイバ母材の液体で濡れた表面が乾燥する前に、光ファイバ母材の表面にガスを吹きつけて、残存する液体を除去して乾燥させているので、この方法によれば、光ファイバ母材の表面に残存していた液体に含まれる不純物成分などが濃縮されず、光ファイバ母材を洗浄したときに、表面に残るウォーターマークを非常に少なくでき、清浄な状態で乾燥させることが可能である。
特に、光ファイバ母材の表面に揮発性液体を掛けて、表面に残存していた液体を揮発性液体を混合させ、液体の粘度を低下させることで、表面に残存していた不純物を流し易くできる。しかも揮発性液体であるのでガスを吹きつけたときに蒸発しやすく、これによりさらに清浄な状態で乾燥させることが可能となる。
【００１９】
また、上記の目的を達成するため、本発明の光ファイバ母材の処理方法は、少なくとも光ファイバ母材を洗浄する光ファイバ母材の処理方法であって、上記光ファイバ母材を洗浄する工程と、洗浄後の上記光ファイバ母材の液体で濡れた表面が乾燥する前に、上記光ファイバ母材の表面に揮発性液体を掛ける工程と、上記揮発性液体が掛けられた上記光ファイバ母材の表面にガスを吹きつけて残存する液体を除去する工程とを有する。
【００２０】
上記の本発明の光ファイバ母材の処理方法は、好適には、上記光ファイバ母材を洗浄する工程が少なくとも１回の水洗工程を含む。特にＨＦ液によりロッドの表面を処理したロッドの純粋洗浄後の乾燥に有効である。
【００２１】
上記の本発明の光ファイバ母材の処理方法は、好適には、上記光ファイバ母材を洗浄する工程の後、上記光ファイバ母材の表面にガスを吹きつけて残存する液体を除去する工程の前に、上記光ファイバ母材の表面に揮発性液体を掛ける工程をさらに有する。
また、好適には、クリーンエアーが供給された部屋内で上記処理を行う。
【００２２】
上記の本発明の光ファイバ母材の処理方法は、好適には、上記光ファイバ母材の表面にガスを吹きつけて残存する液体を除去する工程において、ガスを吹きつける場所を上記光ファイバ母材の上方より下方へと長手方向に沿って移動させながら行う。
【００２３】
上記の本発明の光ファイバ母材の処理方法は、光ファイバ母材を洗浄し、次に、洗浄後の光ファイバ母材の液体で濡れた表面が乾燥する前に、光ファイバ母材の表面にガスを吹きつけて残存する液体を除去しており、この方法によれば、光ファイバ母材に洗浄処理および乾燥処理などの処理を施す処理方法において、光ファイバ母材の表面に残存していた液体に含まれる不純物成分などが濃縮されないので、光ファイバ母材を洗浄したときに、表面に残るウォーターマークを非常に少なくでき、清浄な状態で乾燥させることが可能である。
特に、光ファイバ母材の表面に揮発性液体を掛けて、表面に残存していた液体を揮発性液体と混合させ、液体の粘度を低下させることで表面に残存していた不純物を流し易くできる。しかも揮発性液体であるのでガスを吹きつけたときに蒸発しやすく、これによりさらに清浄な状態で乾燥させることが可能となる。
【００２４】
また、本発明の光ファイバ母材の乾燥方法を実施する光ファイバ母材の乾燥装置は、光ファイバ母材の洗浄工程の後に乾燥を行うための乾燥装置であって、乾燥室と、上記光ファイバ母材の表面にガスを吹きつけて残存する液体を除去するガス吹きつけ手段とを有する。
【００２５】
上記の本発明の光ファイバ母材の乾燥装置は、好適には、上記光ファイバ母材の表面に揮発性液体を掛ける液体供給手段をさらに有する。
また、好適には、上記乾燥室内にクリーンエアーを供給する手段が設けられている。
【００２６】
上記の本発明の光ファイバ母材の乾燥装置は、好適には、上記ガス吹きつけ手段が、上記光ファイバ母材の上方より下方へと長手方向に沿って移動可能となっている。
【００２７】
上記の本発明の光ファイバ母材の乾燥装置によれば、ガス吹きつけ手段によりガスを吹きつけて、洗浄工程後に光ファイバ母材の表面に残存していた液体を除去することができ、これにより光ファイバ母材の表面に残存していた液体に含まれる不純物成分などを濃縮させないで済むので、表面に残るウォーターマークを非常に少なくでき、清浄な状態で乾燥させることが可能である。
特に、液体供給手段により光ファイバ母材の表面に揮発性液体を掛けてからガス吹きつけ手段によりガスを吹きつけることで、表面に残存していた不純物を流しだすとともに、揮発性液体であるので蒸発しやすく、これによりさらに清浄な状態で乾燥させることが可能となる。揮発性液体ではなく、純水を高圧（０．１ＭＰａ〜１０ＭＰａ）で吹きかけつつ、ガスノズルにより液体を切ることにより、液の圧力により異物を除去することも可能である。
【００２８】
また、本発明の光ファイバ母材の処理方法を実施する光ファイバ母材の処理装置は、少なくとも光ファイバ母材を洗浄する光ファイバ母材の処理装置であって、光ファイバ母材を洗浄する洗浄室と、上記光ファイバ母材を乾燥する乾燥室とを有し、上記乾燥室内に上記光ファイバ母材の表面にガスを吹きつけて残存する液体を除去するガス吹きつけ手段が備えられている。
【００２９】
ＨＦ液による処理や洗剤による洗浄処理および純水などによる洗浄を行ったガラスロッドの処理に好適である。
【００３０】
上記の本発明の光ファイバ母材の処理装置は、好適には、上記光ファイバ母材の表面に揮発性液体を掛ける液体供給手段をさらに有する。
【００３１】
上記の本発明の光ファイバ母材の処理装置は、好適には、上記ガス吹きつけ手段が、上記光ファイバ母材の長手方向に沿って移動可能となっている。光ファイバ母材を垂直に把持し、光ファイバ母材の上方から下方へと処理することが好ましい。
【００３２】
上記の本発明の光ファイバ母材の処理装置によれば、光ファイバ母材に洗浄処理および乾燥処理などの処理を施す処理装置において、ガス吹きつけ手段によりガスを吹きつけて、洗浄工程後に光ファイバ母材の表面に残存していた液体を除去することができ、これにより光ファイバ母材の表面に残存していた液体に含まれる不純物成分などを濃縮させないで済み、また異物も除去されるので、表面に残るウォーターマークや異物を非常に少なくでき、清浄な状態で乾燥させることが可能である。
特に、液体供給手段により光ファイバ母材の表面に揮発性液体を掛けてからガス吹きつけ手段によりガスを吹きつけることで、表面に残存していた不純物を流しだすとともに、揮発性液体であるので蒸発しやすく、これによりさらに清浄な状態で乾燥させることが可能となる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。
【００３４】
第１実施形態
本実施形態は光ファイバの製造方法に係り、以下に示す工程により行う。
まず、例えばＶＡＤ（VHpour-phase Axial Deposition ）法やＯＶＤ（Outside Vapour Deposition ）法で合成した光ファイバ用スート母材を、ガラス化装置で脱水および焼結して透明な中間母材とし、その母材を燃焼火炎などにより延伸し、コアとなるガラスロッドとする。
得られたガラスロッドに、さらにＯＶＤ法などによりクラッドとなるスートを堆積させ、ガラス化炉で脱水および焼結を行い、プリフォームとする。
得られたプリフォームを線引き用加熱炉で加熱溶融してプリフォームの先端から線引きする線引き工程により、光ファイバとする。
【００３５】
ここで、上記の酸素・水素による燃焼火炎などにより延伸する工程において、燃焼火炎中で生じる水、ＯＨ、Ｈラジカルや水素が高温のガラスロッドに拡散していき、ガラスロッドの表面近傍に残留してしまうので、本実施形態においては、図１（Ａ）に示す手順でガラスロッドの表層部分の除去処理を行う。
【００３６】
即ち、まず第１ステップＳ１として、例えば３０〜５０％のＨＦ液による湿式エッチング（ＨＦ液処理）を行う。
この処理では、例えば直径が１３〜１６ｍｍのガラスロッドに対して、直径を０．４〜２ｍｍ小さくする程度に表層部分を除去する。多く削る場合は、１回でなく２回以上に分けて削り量を測定しながら削る。
【００３７】
図２は、上記の工程で用いるＨＦ液処理装置１０の模式構成を示す。
内槽１１および外槽１２の２槽構成であり、内槽１１の下部に設けられたＨＦ液供給管２１から、３０〜５０％のＨＦ液が供給され、内槽１１のオーバーフロー分が外槽１２へと溢れてＨＦ液回収管２２からＨＦ液タンクＨＴに回収される。ＨＦ液タンクＨＴでは、必要に応じて再生処理がなされ、ポンプＰによりフィルタＦを介してＨＦ液供給管２１から内槽１１に循環する構成となっている。
処理されるガラスロッド１は、その端部に設けられたサポートロッド２部分を支持部１４により回転されながら保持され、上記のＨＦ液で満たされた内槽１１に浸漬される。
支持部１４は不図示の機構により上下方向に移動可能となっており、所定時間浸漬処理を行った後にガラスロッド１は内槽１１から引き上げられる。
外槽１２から回収されたＨＦ液の劣化が激しく、再生が困難な場合には、そのまま廃棄処分としてもよい。
【００３８】
ＨＦ液処理の後、第２ステップＳ２として、上記のＨＦ液による湿式エッチング処理の後は、純水または超純水による洗浄処理（純水洗浄）を行う。
【００３９】
図３は、上記の工程で用いる２連純水洗浄装置（３０ａ，３０ｂ）の模式構成を示す。
第１の純水洗浄装置３０ａは、内槽３１ａおよび外槽３２ａの２槽構成であり、内槽３１ａの下部に設けられた純水供給管４１ａから純水が供給され、内槽３１ａのオーバーフロー分が外槽３２ａへと溢れて純水回収管４２ａから、純水化装置Ｒを経て純水タンクＷＴに回収される。純水タンクＷＴから、ポンプＰによりフィルタＦを介して純水供給管４１ａから内槽３１ａに循環する構成となっている。
外槽３２ａから回収された純水の不純物の混入量が多く、純水化が困難な場合には、そのまま廃棄処分としてもよい。
処理されるガラスロッド１は、その端部に設けられたサポートロッド２部分を支持部３４ａにより回転されながら保持され、上記の純水で満たされた内槽３１ａに浸漬される。
支持部３４ａは不図示の機構により上下方向に移動可能となっており、所定時間浸漬処理を行った後にガラスロッド１は内槽３１ａから引き上げられる。
【００４０】
第２の純水洗浄装置３０ｂも同様の構成で、内槽３１ｂ、外槽３２ｂ、純水供給管４１ｂ、純水回収管４２ｂ、純水化装置Ｒ、純水タンクＷＴ、ポンプＰおよびフィルタＦを備えており、純水が循環する構成となっている。
第１の純水洗浄装置３０ａと第２の純水洗浄装置３０ｂは、タンクを共有する構成であるが、タンクを個々に有する構成としてもよい。
上記の純水洗浄装置は２連方式であり、例えば第１の純水洗浄装置３０ａの支持部３４ａに保持されていたガラスロッド１を第２の純水洗浄装置３０ｂの支持部３４ｂに保持するように自動搬送することで、あるいは手動で移し変えることなどにより、２回の純水洗浄工程を連続的に行うことができる。
また、必ずしも純水洗浄を２回行う必要はなく、１回のみ行うこともでき、この場合は上記と同様の構成の純水洗浄装置により処理を行うか、上記２連型装置のいずれか一方にて処理を行う。また、２回以上行う場合は、第３、第４の純水洗浄装置を設ければよい。
【００４１】
純水洗浄工程の後、第３ステップＳ３として、洗浄済のガラスロッドを洗浄装置から取り出す（ロッド取り出し）。
次に、第４ステップＳ４として、後述する構成のガスワイプ型乾燥装置を用いて、ガラスロッドの表面に残された水滴を除去・乾燥する。
上記のように得られたガラスロッドは、クラッド部分の形成などの次工程まで清浄な環境にて保管され、あるいは、次工程に直接搬送される（第５ステップＳ５）。保管にあたっては、加熱雰囲気とすることにより、ロッドの把持部の穴や、凹凸部などの乾燥が不十分となりやすい部分の乾燥を行うことができる。
【００４２】
上記のガスワイプ型乾燥装置は、例えば図４に示す構成となっている。
例えば、ガスワイプ処理室１０１、ガラスロッド１の一方のサポートロッド２部分を把持する把持部１０３、他方のサポートロッド２部分を把持するロッド受け部１０７、ガラスロッド表面にアルコールなどの揮発性液体を供給する液体供給ノズル１０６、アーム１０４に支持されており、クリーンガスをガラスロッド表面に吹きつけるガスノズル１０５、液体供給ノズル１０６およびガスノズル１０５をガラスロッド１の長手方向に駆動する駆動系１０２、ガラスロッドを回転させる回転駆動系１０８、回転駆動力を把持部１０３に伝達するプーリ１０９およびベルト１１０、ガスワイプ処理室１０１内にクリーンエアーを供給するクリーンエアー発生器１１１、およびガスワイプ処理室１０１下部に設けられた排気口１１２を有する構成となっている。
また、ガスワイプ処理室１０１底部には液受け１２０が設けられ、予め水などの液体１２１が張られている構成とすることで、ガスノズルから供給されるガスによってガスワイプ処理室１０１底面に溜まったダストやごみを舞い上げる心配がない。
クリーンエアー発生器１１１から供給されたクリーンエアーは、排気口１１２から装置外部に排出される。
【００４３】
上記のガスワイプ型乾燥装置は、例えば以下のようにして操作される。
例えば図５（Ａ）に示す手順に従い、まず、第１ステップＳ１として、ガスワイプ処理室１０１内に、クリーンエアー発生器１１１よりダストを管理されたエアーを供給し、排気口１１２から排出することで、図面上、上方から下方に向けてエアーのダウンフローを作っておく。上記洗浄されて、未乾燥状態のガラスロッド１の一端を把持部１０３にセットし、他端をロッド受け部１０７に固定する（ロッドセット）。
【００４４】
次に、第２ステップＳ２として、ガラスロッド１を回転させ、液体供給ノズル１０６からアルコールなどの揮発性液体を供給しながら、駆動系１０２によりガラスロッド１の上端から下端へ液体供給ノズル１０６を移動させ、ガラスロッド１の表面に揮発性液体を満遍なく供給する。下端で揮発性液体の供給を停止し、駆動系１０２により液体供給ノズル１０６の位置をガラスロッド１の上端側へ戻す（処理液掛け）。揮発性液体の供給により、純水洗浄工程から残存する洗浄液が押し流され、ガラスロッド１の表面の洗浄液は揮発性液体と混合して粘度が下がり、残存していた不純物を流し易くできる。
【００４５】
次に、第３ステップＳ３として、ガスノズル１０５からガラスロッド１の表面に向けてガスを噴出しながら、駆動系１０２によりガラスロッド１の上端から下端へガスノズル１０５を移動させる。このガス圧力により、揮発性液体を含むガラスロッド１の表面に残存する液体を除去し、ガラスロッド１の表面を乾燥させる（ガスワイプ処理）。
ガラスロッド１の表面からガスにより除去され、微細化された液滴は、液受け１２０に張られた液体１２１により捕捉される。
このとき、ガスワイプ処理室１０１の底部からのガスの流れの影響を低減するため、底面とガラスロッド１の下端との距離を一定値以上にし、例えば３００ｍｍ以上とすることが好ましい。
また、クリーンエアーによるダウンフローも、ノズルの吹き出し速度の１／５０〜１倍程度とすることで、容器内で循環するガス流に乗ってくる粒子化された液体の再付着を低減できる。また、ガスワイプ処理時は、ロッドを必ずしも回転させる必要なない。但し、その場合は、ガスノズルによる流れがロッドにほぼ均一にあたる必要はある。
【００４６】
次に、第４ステップＳ４として、乾燥処理済みのガラスロッドが把持部１０３およびロッド受け部１０７から取り外され、ガスワイプ型乾燥装置から取り出される（ロッド取出し）。
上記のように得られたガラスロッドは、コアの一部やクラッド部分の形成などの次工程まで清浄な環境にて保管され、あるいは、次工程に直接搬送される（第５ステップＳ５）。
【００４７】
上記の本実施形態に係るガスワイプ型乾燥装置を用いたガラスロッドの乾燥方法によれば、液体供給ノズル１０６からのアルコールなどの揮発性液体の供給によりガラスロッドの表面に残存していた不純物を流しだすとともに、ガラスロッド１の表面に残存している液体を揮発性液体と混合させる。
この状態でガスノズルによりガスを吹きつけてることで、ガラスロッドの表面に残存していた液体を除去し、揮発させることができ、これにより光ファイバ母材の表面に残存していた液体に含まれる不純物成分などを濃縮させないで済むので、表面にウォーターマークを残さずに清浄な状態で乾燥させることが可能である。また、ウォーターマーク除去のためにワイパなどで擦らないで済むので、静電気の発生を抑制することができる。
【００４８】
この結果、光ファイバの強度の低い部分が発生したり、線引き工程中に破断してしまうなどの不利益を低減することができる。
例えば、洗浄後のガラスロッドを従来の熱風乾燥により乾燥させた場合に、その外周部にクラッドとなるスートを堆積させ、ガラス化炉で脱水および焼結を行った結果、得られたプリフォームにおけるコアとクラッドの界面における輝点はプリフォーム１つあたり１５〜２０個であったが、上記の本実施形態による乾燥方法で乾燥させると、同輝点をプリフォーム１本あたり１０個以下に低減できた。輝点の観測は、ランプにより強い光をプリフォームに照射し、目視で観測した。
また、線引き時に発生する発泡の回数についても、本実施形態による乾燥方法で乾燥させて得たプリフォームの場合は、従来方法の場合の半分以下に低減することができた。この処理方法は、特にフッ素やゲルマニウムなどのドーパントが入った層との界面を処理するときに著しい効果をもたらした。
【００４９】
第２実施形態
本実施形態においては、第１実施形態と同様に火炎延伸によりコアとなるガラスロッドを形成し、さらにクラッドを形成してプリフォームとし、線引き工程により光ファイバとする光ファイバの製造方法において、火炎延伸したガラスロッドの表層部分を第１実施形態と同様に除去し、純水洗浄した後、図４に示すガスワイプ型乾燥装置を用いて、図５（Ｂ）に示す手順で乾燥させる。
【００５０】
即ち、図５（Ｂ）中の第１ステップＳ１として、ガスワイプ処理室１０１内に、クリーンエアー発生器１１１よりクリーンエアーのダウンフローを作っておき、前工程で洗浄された未乾燥状態のガラスロッド１の一端を把持部１０３にセットし、他端をロッド受け部１０７に固定する（ロッドセット）。
【００５１】
次に、第２ステップＳ２として、ガラスロッド１を回転させ、液体供給ノズル１０６からアルコールなどの揮発性液体を供給し、ガスノズル１０５からガラスロッド１の表面に向けてガスを噴出しながら、駆動系１０２により液体供給ノズル１０６およびガスノズル１０５をガラスロッド１の上端から下端へ１回移動させる。
これにより、ガラスロッド１の表面に揮発性液体を供給した状態（処理液掛け）で、ガス吹きつけによる残存する液体の除去により、ガラスロッド１の表面を乾燥させることができる（ガスワイプ処理）。
この処理を行う場合には、ガスワイプ型乾燥装置としては、図４に示すように、ガスノズル１０５を液体供給ノズル１０６の上方に配置させ、ガスノズル１０５からガスを噴出させてから、液体供給ノズル１０６から処理液を供給するようにすることが好ましい。
【００５２】
次に、第３ステップＳ３として、乾燥処理済みのガラスロッドが把持部１０３およびロッド受け部１０７から取り外され、ガスワイプ型乾燥装置から取り出される（ロッド取出し）。
上記のように得られたガラスロッドは、クラッド部分の形成などの次工程まで清浄な環境にて保管され、あるいは、次工程に直接搬送される（第４ステップＳ４）。
【００５３】
上記の方法において、液体供給ノズル１０６からアルコールなどの揮発性液体を供給し、ガスノズル１０５からガラスロッド１の表面に向けてガスを噴出しながら、液体供給ノズル１０６およびガスノズル１０５を移動させる回数を、１回ではなく２〜３回繰り返してもよい。
また、本実施形態において液体供給ノズル１０６から供給する液体は、アルコールなどの揮発性液体に限定されず、純水あるいは超純水などを用いることもできる。
【００５４】
また、ガラスロッド１の表面に汚れが存在し、上記操作で除去できない場合、または、線引き前のロッドに付着したダスト（異物）を除去する場合には、液体供給ノズル１０６から揮発性液体を噴出する圧力を０．２〜０．５ＭＰａ（約２〜５ｋｇｆ／ｃｍ2 ）に高めることで、ガラスロッド１の表面のダストを除去しながら処理を行うことも可能である。
この場合には、ガスノズル１０５に処理液がかからないように、ガスノズル１０５の噴出速度を上げる必要がある。
また、ガスワイプ処理室１０１内が液滴で充満するので、ガスワイプ処理室１０１の大きさをある程度以上に大きくしたほうが良く、また、ダウンフローさせるクリーンエアーの速度もガスノズル１０５からの噴出速度の１／２０〜１倍程度にまで上げることが好ましい。
また、ガス噴出により発生した液滴が液体供給ノズル１０６に当たらないようにすることも重要である。
【００５５】
上記の本実施形態に係るガスワイプ型乾燥装置を用いたガラスロッドの乾燥方法によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能で、これにより光ファイバ母材の表面に残存していた液体に含まれる不純物成分などを濃縮させないで済むので、表面にウォーターマークや異物を残さずに清浄な状態で乾燥させることが可能である。また、表面に付いた液の除去のためにワイパなどで擦らないで済むので、静電気の発生を抑制することができる。
この結果、光ファイバの強度の低い部分が発生したり、母材製造工程中での界面の発泡を低減でき、線引き工程中の破断やファイバ径が変動することなどの不利益を低減することができる。
例えば、３００ｋｍ相当のプリフォームを形成する場合、従来の熱風乾燥による方法を採用した場合には線引き後の破断回数がプリフォーム１本あたり５〜１０回であったが、上記の本実施形態による乾燥方法を採用すると、同破断回数はプリフォーム１つあたり３回以下に低減された。また、線引き中のファイバ径異常によるカット回数は、従来、平均１５〜３０回あったが、平均１０回以下に低減できた。
【００６２】
本発明は上記の実施形態に限定されない。
例えば、上記のガスワイプ型乾燥装置において、ガスノズル１０５としては、ガラスロッド１の表面全面に均一にガスを吹きつけるもの（この場合にはガラスロッドは必ずしも回転させる必要なない）、不均一にガスを吹きつけるものや、スリット状のガス流を複数箇所より吹きつけるもの（この場合にはガラスロッドは回転させる必要がある）などを採用することが可能である。
また、液体供給ノズル１０６としては、スリット状、シャワー状あるいはビーム状に供給するノズルとすることができる。好ましくは、ガラスロッドにかける液が少ないほうがよい。即ち、ガラスロッドにあたらない液や、あたってはね飛ばされる液が少ない方がよい。また、ガラスロッドを回転させながら処理液を供給することが好ましい。
また、上記のガスワイプ型乾燥装置は、ＨＦ液処理装置や単なるガラスロッド洗浄装置に組み込まれていることが好ましい。組み込まれていなくても、ＨＦ液処理装置やガラスロッド洗浄装置による処理が終了した後、速やかに上記のガスワイプ型乾燥装置による処理が可能である配置とすることが好ましい。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【００６３】
【発明の効果】
本発明の光ファイバ母材の乾燥方法、処理方法および装置によれば、ガス吹きつけ手段によりガスを吹きつけて、洗浄工程後に光ファイバ母材の表面に残存していた液体を除去することができ、これにより光ファイバ母材の表面に残存していた液体に含まれる不純物成分などを濃縮させないで済み、また、異物も除去されるので、表面にウォーターマークや異物を残さずに清浄な状態で乾燥させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る光ファイバ母材の処理方法の工程手順を示す。
【図２】 図２は、本発明の実施形態に係るＨＦ液処理装置の模式構成図である。
【図３】 図３は、本発明の実施形態に係る純水洗浄装置の模式構成図である。
【図４】 図４は、本発明の実施形態に係るガスワイプ型乾燥装置の模式構成図である。
【図５】 図５（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の実施形態に係るガスワイプ型乾燥処理方法の工程手順を示す。
【図６】 図６（Ａ）および（Ｂ）は、従来例に係る光ファイバ母材の処理方法の工程手順を示す。
【符号の説明】
１…ガラスロッド
２…サポートロッド
１０…ＨＦ液処理装置
１１…内槽
１２…外槽
１４…支持部
２１…ＨＦ液供給管
２２…ＨＦ液回収管
３０ａ，３０ｂ…純水洗浄装置
３１ａ，３１ｂ…内槽
３２ａ，３２ｂ…外槽
３４ａ，３４ｂ…支持部
４１ａ，４１ｂ…純水供給管
４２ａ，４２ｂ…純水回収管
１０１…ガスワイプ処理室
１０２…駆動系
１０３…把持部
１０４…アーム
１０５…ガスノズル
１０６…液体供給ノズル
１０７…ロッド受け部
１０８…回転駆動系
１０９…プーリ
１１０…ベルト
１１１…クリーンエアー発生器
１１２…排気口
１２０…液受け
１２１…液体
ＨＴ…ＨＦ液タンク
Ｐ…ポンプ
Ｆ…フィルタ
ＷＴ…純水タンク
Ｒ…純水化装置
Ｓ…ステップ
Claims (3)
- 光ファイバ母材の洗浄工程の後に行う乾燥方法であって、
洗浄後の光ファイバ母材の液体で濡れた表面が乾燥する前に、上記光ファイバ母材の表面に揮発性液体を掛ける工程と、
上記揮発性液体が掛けられた上記光ファイバ母材の表面にガスを吹きつけて残存する液体を除去する工程と
を有する光ファイバ母材の乾燥方法。 - 上記光ファイバ母材の表面にガスを吹きつけて残存する液体を除去する工程において、ガスを吹きつける場所を上記光ファイバ母材の長手方向に沿って移動させながら行う
請求項１に記載の光ファイバ母材の乾燥方法。 - 少なくとも光ファイバ母材を洗浄する光ファイバ母材の処理方法であって、
上記光ファイバ母材を洗浄する工程と、
洗浄後の光ファイバ母材の液体で濡れた表面が乾燥する前に、上記光ファイバ母材の表面に揮発性液体を掛ける工程と、
上記揮発性液体が掛けられた上記光ファイバ母材の表面にガスを吹きつけて残存する液体を除去する工程と
を有する光ファイバ母材の処理方法。
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