JP4520863B2 - 石英ガラスの製造方法 - Google Patents

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本発明は、いわゆるＶＡＤ法で光ファイバ母材を製造する石英ガラスの製造方法に係り、これにより高品質な光ファイバ母材を安定して製造することができる。
光ファイバ母材の製造方法としてＶＡＤ法はよく知られている。例えば、図１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、回転しつつ上昇するシャフト１に取り付けられた出発部材２の先端に、コア堆積用バーナー３とクラッド堆積用バーナー４で生成したガラス微粒子を堆積させてスート堆積体５が製造される。その後、スート堆積体５は、脱水、焼結して透明ガラス化され、コア層とクラッド層からなる多孔質光ファイバ母材が得られる。
近年、光ファイバ用母材は大型化される傾向にあり、ガラス微粒子を堆積させたスート堆積体は大型化し、その回転速度も速くなっている。スート堆積体表面の周速度の高速化に伴ない、堆積を終了してスート堆積体の回転を停止する際に、スート堆積体が出発部材から外れ、落下することがある。
本発明は、所定量の堆積を終えスート堆積体の回転を停止させる際に、スート堆積体が出発部材から外れ、落下することのない石英ガラスの製造方法を提供することを目的としている。
本発明は上記課題を解決してなり、石英ガラスの製造方法に係る本発明は、ＶＡＤ法により、回転しつつ引上げられるシャフトの下端に取り付けられた出発部材に、原料ガスの火炎加水分解で生成するスートを堆積させる石英ガラスの製造方法において、堆積開始から所定の時間、回転している出発部材表面の周速度を2.0m/min以下とし、該所定の時間は堆積開始から最長でも堆積体の非有効部を製造している時間であり、該所定の時間経過後に、堆積体の有効部の製造に適した速度に周速度を上げることを特徴としている。なお、出発部材表面の周速度は、堆積開始から前記所定の時間、1.5m/min以下とするのが好ましい。
さらに本発明は、堆積終了後、前記シャフトの回転を停止する際に、スート堆積体表面の周速度を毎秒1.3m/min以下の割合で徐々に最終周速度まで下げるのが好ましい。なお、最終周速度は1.5m/min以下とする。
堆積終了時、本発明に従ってスート堆積体の回転を停止させることにより、スート堆積体が出発部材から外れたり、落下することがなく、製造コストを低減することができる。
従来、所定量の堆積を終えたスート堆積体は、機械的に可能な程度でほぼ瞬間的に回転を停止しても落下事故を起こすようなことはなかった。
ところが、スート堆積体の大型化に伴なう回転の高速化の結果、停止前のスート堆積体が有する慣性モーメントが大きくなり、出発部材とスート堆積体の接触部での付着力が停止時の衝撃に耐えられなくなる場合があることが分かった。
ＶＡＤ法による石英ガラスの製造方法では、堆積開始から所定の時間は、スート堆積体が徐々に成長して太くなっていく非有効部を製造している。この部分の堆積条件は、有効部の堆積条件と異なっていても差し支えない点に注目し、堆積開始から所定の時間は、出発部材とスート堆積体の接触部での付着力を高めるため、出発部材の回転をゆっくりとし、十分な付着力が得られた後、有効部の堆積に入る前あるいは同時に、回転数を所望の速度まで上げ、有効部の製造に品質上必要な堆積条件とすることで、問題を解決できることを見い出した。
また、堆積開始から所定の時間の回転数を十分に落とせない場合でも、堆積終了後徐々に回転数を落とすことで、停止時の衝撃を減らすことができ、問題を解決することができた。
出発部材の外径と、製造開始から所定の時間までの回転数及び製造終了後の回転数の減速方法を様々に変えて調べたところ、出発部材の表面の周速度が、製造開始から所定の時間までの間1.5m/min以下に保たれていれば、スート堆積体が出発部材に十分な強度で焼き付き、落下しにくいことが分かった。
また、堆積開始から所定の時間までの周速度を２m/min以上に速くしても、堆積終了後の停止時に、周速度を１秒間に1.3m/min以下の割合で、徐々に1.5m/min程度以下まで減速してから回転を停止すれば、落下しにくいことが分かった。
本発明で使用される製造装置には、次のスケジュールがプログラムされた制御装置が備えられている。すなわち、出発部材又はスート堆積体表面の周速度を、堆積開始から所定の時間2.0m/min以下、好ましくは1.5m/min以下として出発部材とスート堆積体の接触部での付着力を高め、十分な付着力が得られた後、有効部の堆積に入る前あるいは同時に回転数を上げて、有効部の製造に適した周速度とする。堆積終了後、スート堆積体表面の周速度が毎秒1.3m/min以下、好ましくは毎秒1.0m/min以下の割合で徐々に最終周速度まで下がるように回転数を調整し、最終周速度に達したところで回転を停止する。
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されず、様々な態様が可能である。
（比較例１）
従来の装置で、スート堆積体の堆積終了時の質量を約７kgから約９kgに増量し、それに伴ない回転数を従来の20rpmから40rpmにして、20本製造したところ、そのうちの３本で、回転停止時に出発部材からスート堆積体が抜け、落下した。
使用した出発部材は、外径20mmφ、長さ400mmであり、製造中及び停止時のスート堆積体表面の周速度は2.5m/minであった。
（実施例１）
上記比較例と同様に外径20mmφ、長さ400mmの出発部材を使用し、堆積終了時の質量を約９kgとした。堆積開始から非有効部を堆積している３時間の間は回転数20rpm（周速度は1.3m/min）とし、その後、回転数を40rpmまで上げて有効部を製造し、所定量の堆積終了後、従来と同様に回転を瞬間的に停止したところ、50本製造しても落下するものはなかった。
（実施例２）
上記比較例と同様に外径20mmφ、長さ400mmの出発部材を使用し、堆積終了時の質量を約９kgとした。堆積中は、回転数を40rpm（周速度は2.5m/min）に維持して製造し、堆積終了後に周速度を１秒に１m/minの割合で最終周速度1.3m/min（回転数で20rpm）まで徐々に落とした後、従来と同様に回転を瞬間的に停止したところ、30本製造しても落下するものはなかった。
光ファイバ母材の生産コストの低減に寄与する。
ＶＡＤ法によるスート堆積体の製造方法を説明する概略図であり、（ａ）は製造開始時、（ｂ）は所定時間経過後、（ｃ）は製造終了時の状態をそれぞれ示している。 実施例１の製造中の周速度の変化を示すグラフである。 実施例２の堆積終了時の部分を拡大して示すグラフである。
符号の説明
１…シャフト、
２…出発部材、
３…コア堆積用バーナー、
４…クラッド堆積用バーナー、
５…スート堆積体。

Claims (4)

  1. ＶＡＤ法により、回転しつつ引上げられるシャフトの下端に取り付けられた出発部材に、原料ガスの火炎加水分解で生成するスートを堆積させる石英ガラスの製造方法において、堆積開始から所定の時間、回転している出発部材表面の周速度を2.0m/min以下とし、該所定の時間が堆積開始から最長でも堆積体の非有効部を製造している時間であり、該所定の時間経過後に、堆積体の有効部の製造に適した速度に周速度を上げることを特徴とする石英ガラスの製造方法。
  2. 堆積開始から前記所定の時間、出発部材表面の周速度を1.5m/min以下とする請求項１に記載の石英ガラスの製造方法。
  3. 堆積終了後、前記シャフトの回転を停止する際に、スート堆積体表面の周速度を毎秒1.3m/min以下の割合で徐々に最終周速度まで下げる請求項１又は２に記載の石英ガラスの製造方法。
  4. 前記最終周速度が1.5m/min 以下である請求項３に記載の石英ガラスの製造方法。
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