JP4051530B2 - ガラス管内面の表面処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス管内面の表面処理方法にかかり、特に光ファイバに用いられるガラス管の内面を平滑に処理するためのに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信技術の進歩に伴い、光ファイバの利用が急速に高まっている。この光通信技術を支えるためには高品質の光ファイバが要求されており、光ファイバの作製に用いられるプリフォームとしてのガラス管の内面の平滑性が重要な要素となっている。
【０００３】
このため、ガラス管１０の内面１１を平滑にするための表面処理方法としては、図５に示すように、ガラス管１０の内部にＳＦ6等のエッチングガスを流しつつ、ガラス管１０の外側を、熱源として例えば誘導加熱炉のような炉体（誘導加熱ユニット）３０により加熱しながら誘導加熱ユニット３０をエッチングガスによるガス流の上流側から下流側へ移動させたりあるいは往復移動させて、ガラス管１０の内面１１を平滑にするためのエッチング処理が施されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような気相エッチングでは、パイプ接続部のような内径変動部においてエッチングガスが乱流を形成することがあり、ガス流が乱流となるため、図5に示すように、ガラス管内面の端部では、エッチングが進行せず、中央部に比べて内径が小さくなり、内面（内壁）が湾曲形状となるという問題があった。
【０００５】
またこの内径が小さくなっている誘導加熱ユニット３０の端部にはエッチング屑が付着し易いという問題もあった。このように前述した従来技術においては、内面が平滑で内径の均一なガラス管を得るのは困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、エッチング量がガラス管の全長にわたって均一となるようにし、内径が均一で、かつ内面の平滑でなガラス管を得ることのできるガラス管内面の表面処理方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のガラス管内面の表面処理方法は、ガラス管の内部にエッチングガスを流しガス流を形成する共に、熱源を前記ガラス管の長手方向に沿って相対的に移動させることによりガラス管を加熱して、前記ガラス管の内面を表面処理するガラス管の表面処理方法において、前記ガラス管内面のエッチング量が前記ガラス管の全長にわたって均一となるように、前記ガラス管の両端部で、前記熱源の移動速度を低下させる減速工程を含むことを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、ガラス管の内部にエッチングガスのガス流を形成しながら、熱源をガラス管に沿って相対的に移動させて加熱し、ガラス管の内面をエッチングする際に、熱源の移動速度を低下させるようにしているため、乱流の発生によりガス密度の低い両端部において、熱源の滞留時間をより長くし、中央部に比べてより多くの熱エネルギーが供給され、エッチングが進行し、結果として両端部も中央部も同程度のエッチング量となり、内径の均一なガラス管を得ることが可能となる。
【０００９】

【００１０】
【００１１】
望ましくは、前記減速工程は、前記熱源が前記ガラス管の端部から所定の距離に来たとき、前記熱源の移動速度を減じ始め、前記ガラス管の端部で、前記熱源の移動速度を通常の移動速度の約半分以下にすることを特徴とする。
【００１２】
かかる構成によれば、ガラス管の両端部で前記熱源の移動速度を通常の移動速度の約半分以下にするようにしているため、両端部でより長時間の加熱がなされることになり、内径の均一なガラス管を得ることが可能となる。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
望ましくは、前記熱源は、誘導コイルと、加熱媒体とで形成せしめられる誘導加熱炉で構成されており、前記ガラス管内部にエッチングガスを流しつつ、前記誘導加熱炉をスキャンすることにより、前記誘導コイルへの通電により形成される帯状の加熱ゾーンを、前記通常の移動速度で移動しつつ、前記ガラス管の長手方向に沿って、加熱を行う加熱工程を含むことを特徴とする。
【００１６】
誘導加熱炉を用いた場合、ガラス管両端で温度が低くなり易くまた、ガス密度についてもガラス管両端で低くなり易く、エッチングの進行速度が遅くなる上、エッチング屑がより付着し易いが、かかる構成によれば、エッチングガス密度が低くなり易い両端部で熱源である誘導加熱炉が中央部より長く滞留するため、均一で信頼性の高いガラス管内面を得ることが可能となる。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２１】
実施の形態１このガラス管内面の表面処理方法は、クラッド用ガラス管にコア用ロッドを挿通し、加熱することにより溶着一体化するコラプス工程の前処理として、クラッド用ガラス管の内面をエッチング処理するのに用いられる。
【００２２】
まず、この装置で用いられる横型誘導加熱装置は図１に全体図、図２に要部拡大断面図を示すように、支持台２０にクラッドを構成する石英ガラス管からなる管体１０を水平に装着し、誘導加熱ユニット３０を、この管体１０の全長にわたって所定の速度で往復運動せしめるように搬送する搬送手段５を具備してなるものである。
【００２３】
この誘導加熱ユニットは、図2に示すように、誘導コイル１と、この誘導コイル１の内方に、配設され、この誘導コイル１による誘導電流によって加熱せしめられる加熱媒体としての内径１２０ｍｍ、幅９２ｍｍの高純度カーボンからなるカーボンシリンダ２とから構成される。そして、このカーボンシリンダ２の内部空間が、コラプスすべき、コアロッドの挿通された管体１０に対して水平方向に移動せしめられるように搬送手段５によって搬送せしめられ、加熱ゾーンが移動するようになっている。ここでカーボンシリンダ２の外側はカーボン繊維を主とする断熱材３で、完全に被覆されており、カーボンシリンダは着脱自在に本体（図示せず）に装着されている。
【００２４】
次に、この装置を用いた光ファイバ用母材の製造方法について説明する。まず、石英ロッドの周りにガス噴射機能を備えたバーナを用いて原料ガスを吹き付け、石英ロッドまたはバーナを移動しながらガラス微粒子を成長させるいわゆるＶＡＤ法（Vapor phase Axial Deposition:気相軸付法）によってガラス管を形成する。
【００２５】
そして、図1および2に示したような横型誘導加熱装置にこのガラス管10を装着する。
【００２６】
ガラス管１０の一端から他端に向けて、ＳＦ6等のエッチングガスをガラス管１０の内部に供給し、誘導加熱ユニット３０をガラス管１０の長手方向に沿って上流側から下流側へ移動させる。
【００２７】
図6に距離と移動（トラバース）速度との関係を示す。縦軸はトラバース速度、横軸は誘導加熱ユニットの移動距離を示す。
【００２８】
そして、下流側から所定の距離にきたとき、搬送速度が約半分となるように減速させる。
【００２９】
そして下流端に到達すると、向きを変更し上流側に向けて誘導加熱ユニット３０動かし、所定の距離に到達すると、通常速度に戻す。更に上流端から所定の距離にきたとき、搬送速度が約半分となるように減速させる。
【００３０】
そして上流端に到達すると、向きを変更し下流側に向けて誘導加熱ユニット３０を動かし、所定の距離に到達すると、通常速度に戻すというように、所定回数往復移動させる。
【００３１】
そして所定回数だけの往復移動が完了したか否かの判断を行い、まだ所定回数に達しない場合は誘導加熱ユニット３０を上流側へ移動させて、往復移動を継続する。
【００３２】
一方、誘導加熱ユニット３０を所定回数往復移動させた場合は、下流側において誘導加熱ユニット３０をＯＦＦにすると共にエッチングガスの供給を停止し、誘導加熱ユニット３０をガラス管の真ん中まで上流側へ移動させて、エッチング処理を終了する。
【００３３】
この後、このガラス管内に別工程で形成したコアロッドを挿通し、同様の誘導加熱装置を使用してコラプスを行い、ガラスファイバ母材が形成される。
【００３４】
以上説明したガラス管内面の表面処理方法によれば、誘導加熱ユニット３０をガラス管１０に沿って所定回数往復移動させてエッチング処理を行うに際し、ガラス管の両端部で誘導加熱ユニット30の搬送速度を約半分と減速しているため、両端部で熱源である誘導加熱炉が中央部より長く滞留することになる。このため、ガラス両端部での反応性が高められ、エッチングが効率よく進行する。また、従来の方法によれば、ガラス管両端で温度が低くなり易くまた、ガス密度についてもガラス管両端で低くなり易く、エッチングの進行速度が遅くなる上、エッチング屑がより付着し易いという問題があったが、かかる構成によれば、エッチングガス密度が低くなり易い両端部で熱源である誘導加熱炉が中央部より長く滞留するため、図3および図4に示すように、内径が均一でかつ信頼性の高いガラス管１０の内面１１を得ることが可能となる。
【００３５】
また、下流側で誘導加熱ユニット３０をＯＦＦにすると同時にエッチングガスの供給を停止するので、エッチング屑がガラス管の内面に付着するのを防止してより効果的にガラス管３０の内面の平滑性を高めることができる。
【００３６】
実施の形態２なお、前記第1の実施の形態では、両端で搬送速度を約半分に減速するようにしたが、本発明の第2の実施の形態では、両端で所定時間誘導加熱ユニット30を停止させるようにしている。
【００３７】
図７に、この時の距離と移動（トラバース）速度との関係を示す。縦軸はトラバース速度、横軸は誘導加熱ユニットの移動距離を示す。
【００３８】
他の工程については前記第1の実施形態と同様である。
【００３９】
かかる方法によっても、温度が低くなり易いガラス管両端部で誘導加熱ユニット３０の滞留時間が長くなるように構成しているため、同様内径が均一でかつ信頼性の高いガラス管内面を得ることが可能となる。
【００４０】
なお、本発明のガラス管内面の表面処理方法は、前述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜変形、改良可能である。すなわち、前述した各実施形態では、ガラス管１０を固定的に支持して誘導加熱ユニット３０をガス流の上流側から下流側へ往復移動させたが、反対に誘導加熱ユニット３０を固定してガラス管１０を下流側から上流側へ移動させることも可能である。
【００４１】
また、前述した各実施形態では、コラプスの前処理として行われるエッチングについて説明したが、この他、肉付け用パイプ内に原料ガスを噴射し、加熱しながらパイプ内面にガラス微粒子を成長させる、いわゆるＭＣＶＤ（Modified Chemical Vaporphase Deposition）法におけるパイプ内面の清浄化などにも適用することができる。
【００４２】
また、前記実施の形態では、気相エッチングを用いた表面処理方法に付いて説明したが、成膜用のガスを供給し同様の加熱工程を実行することにより、ガラス管内壁に所望のコーティングを行う方法などにも適用可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明のガラス管内面の表面処理方法によれば、熱源をガラス管に沿って所定回数往復移動させてエッチングを行うに際し、ガラス管内面のエッチング量がガラス管の全長にわたって均一となるように、ガラス管の両端で熱源の移動速度を低下させるようにしているため両端部で熱源である誘導加熱炉が中央部より長く滞留するため、ガラス両端部での反応性が高められ、エッチングが効率よく進行する。
【００４４】
従って、ガラス管両端で温度が低くなり易くまた、ガス密度についてもガラス管両端で低くなり易く、エッチングの進行速度が遅くなる上、エッチング屑がより付着し易いが、本発明の方法によれば、エッチングガス密度が低くなり易い両端部で熱源である誘導加熱炉が中央部より長く滞留するため、内径が均一でかつ信頼性の高いガラス管内面を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガラス管内面の表面処理方法に用いられる誘導加熱装置を示す図である。
【図２】同装置の要部説明図である。
【図３】本発明の実施形態の方法で得られるガラス管を示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態の方法で選られるガラス管を示す説明図である。
【図５】従来技術の方法で得られるガラス管を示す説明図である。
【図６】本発明の第1の実施形態の方法を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の方法を示す図である。
【符号の説明】
１０ 管体（ガラス管）
１１ 内面
２０ 支持台
３０ 誘導加熱ユニット
１ 誘導コイル
２ カーボンシリンダ
３ 断熱部材
５ 搬送装置

Claims (3)

1. ガラス管の内部にエッチングガスを流しガス流を形成する共に、熱源を前記ガラス管の長手方向に沿って相対的に移動させることによりガラス管を加熱して、前記ガラス管の内面を表面処理するガラス管の表面処理方法において、前記ガラス管内面のエッチング量が前記ガラス管の全長にわたって均一となるように、前記ガラス管の両端部で、前記熱源の移動速度を低下させる減速工程を含むことを特徴とするガラス管内面の表面処理方法。
2. 前記減速工程は、前記熱源が前記ガラス管の端部から所定の距離に来たとき、前記熱源の移動速度を減じ始め、前記ガラス管の端部で、前記熱源の移動速度を通常の移動速度の約半分以下にすることを特徴とする請求項１に記載のガラス管内面の表面処理方法。
3. 前記熱源は、誘導コイルと、加熱媒体とで形成せしめられる誘導加熱炉で構成されており、前記ガラス管内部にエッチングガスを流しつつ、前記誘導加熱炉をスキャンすることにより、前記誘導コイルへの通電により形成される帯状の加熱ゾーンを、前記通常の移動速度で移動しつつ、前記ガラス管の長手方向に沿って、加熱を行う加熱工程を含むことを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載のガラス管内面の表面処理方法。

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