JP5179323B2 - 光ファイバ用母材の製造方法、及び、光ファイバの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ用母材の製造方法、及び、光ファイバの製造方法に関する。

光ファイバ用母材の製造方法として、ＶＡＤ（Vapor Phase
Axial Deposition）法やＯＶＤ（Outside Vapor Deposition）法等のスート法で作成された石英多孔質母材を焼結ガラス化する方法が用いられている。しかし、近年、光ファイバ用母材の大型化に伴い、生産性の高い光ファイバ用母材の製造方法が用いられる場合がある。このように生産性の高い光ファイバ用母材の製造方法の一つとして、ロッドインチューブ法を用いる製造方法が知られている。

ロッドインチューブ法とは、光ファイバのクラッド部となる円筒状の石英管の中に光ファイバのコア部となる石英ロッドを挿入する工程を有する方法である。石英管の中に石英ロッドが挿入された後においては、石英管と石英ロッドとが加熱炉で一体化されて、光ファイバ用母材とされ、この光ファイバ用母材が線引されて、光ファイバが製造される場合がある。或いは、石英管の中に石英ロッドが挿入された状態で、そのまま光ファイバ用母材とされ、この光ファイバ用母材を線引して、石英管と石英ロッドとが一体化されながら光ファイバが製造される場合とがある。

ところで、ロッドインチューブ法において、石英ロッドを石英管の中に挿入する際、石英管内へのゴミ等の異物の落下を避ける為、石英管を水平に保ち、石英ロッドを水平に挿入する場合がある。このように石英ロッドを水平に挿入すると、石英管内への異物の落下を防止できるという利点があるものの、石英管内で石英ロッドが自重により撓むため、石英ロッドの挿入中に石英ロッドと石英管とが接触しやすい。

この様に石英ロッドを石英管の中に挿入する間に石英ロッドと石英管とが接触すると、石英管の内面に擦り傷ができてしまう場合がある。このような擦り傷ができた石英管を用いた光ファイバ用母材を線引して、光ファイバが製造されると、当該擦り傷部分が原因となり光ファイバの断線等の不良が発生する場合がある。

そこで、ロッドインチューブ法における、このような石英管の擦り傷を防止するため、石英管内に合成樹脂チューブを挿入して、石英管と石英ロッドとの間に合成樹脂チューブが介在させながら、石英管の中に石英ロッドを挿入し、石英ロッドの挿入後に合成樹脂チューブを抜き取る光ファイバ用母材の製造方法が知られている（特許文献１）。
特開２００１−２４７３２４号公報

上記特許文献１に記載の光ファイバ用母材の製造方法によれば、石英ロッドを石英管の中に挿入する間に石英管と石英ロッドとの接触を避けることができる。しかし、合成樹脂チューブを石英管内に挿入するため、合成樹脂チューブの静電気により合成樹脂チューブに付着した異物が、石英管内に合成樹脂チューブと共に挿入されて、合成樹脂チューブを抜き取った後において、そのまま残留する場合がある。また、石英管に合成樹脂チューブを挿入する際、或いは、石英ロッドを挿入する際に、石英管或いは石英ロッドと合成樹脂チューブとが擦れるため、合成樹脂チューブが石英管内で削れて、合成樹脂チューブの削りカスが、合成樹脂チューブを抜き取った後おいて、異物として石英管内に残留する場合がある。

このように石英管内に異物が残留した石英管を光ファイバ用母材として用い、線引きをして、光ファイバが製造されると、この異物が原因となり光ファイバに断線等の不良が生じる場合がある。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、光ファイバ用母材が線引されて光ファイバが製造される際、断線等の不良を抑制することができる光ファイバ用母材の製造方法、及び、光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、光ファイバを線引により得る為の光ファイバ用母材の製造方法であって、石英管を水平に配置する石英管配置工程と、円筒状または円柱状の石英部材を前記石英管の一端面に形成された開口から他端面まで、前記一端面において水平となる様に挿入する挿入工程と、を備え、前記挿入工程において、前記一端面における前記石英部材の外周面と、前記石英管の前記開口を形成する開口縁とが接しない様に、且つ、前記一端面における前記石英部材の前記外周面の最下部と、前記開口縁の最下部との距離が、前記石英部材を前記他端面まで挿入したときの前記石英部材の撓み量よりも大きくなる様に、前記一端面における前記石英部材の中心軸を前記石英管の中心軸よりも上側にずらして挿入することを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法である。

このような光ファイバ用母材の製造方法によれば、石英管を水平に配置して、石英管の開口から石英部材を水平に挿入するため、石英管内への異物の落下が防止でき、異物の混入のない光ファイバ用母材を得ることができる。また、石英部材は、石英管の一端面において、石英部材の外周面と、石英管の開口縁とが接しない様に石英管に挿入される。さらに、石英部材の外周面の最下部と、石英管の開口縁の最下部との距離が、石英部材を石英管の他端面まで挿入したときに、石英部材が撓む量よりも大きくなる様に、石英管の一端面における石英部材の中心軸を石英管の中心軸から上側にずらしている。従って、石英部材を挿入する最中に石英部材が自重により撓んでも、石英部材は、石英管の内周面に接触しない。よって、石英管に擦り傷をつけることを防止でき、擦り傷のない光ファイバ用母材を得ることができる。このため、このような製造方法で製造された光ファイバ用母材を線引して、光ファイバを製造すれば、断線等の不良を抑制することができる。

また、上記の光ファイバ用母材の製造方法において、補助石英管を、前記一端面に接続する補助石英管接続工程と、前記石英部材が配置される台座を前記補助石英管内に配置する台座配置工程と、を前記挿入工程の前に更に備え、前記補助石英管は、前記台座上に配置された前記石英部材を前記石英管内に挿入可能に接続され、前記台座は、前記補助石英管内において、前記台座に配置される前記石英部材が水平な状態で、前記石英部材の中心軸を前記石英管の前記中心軸に対して上側にずらす様に構成されていれば好適である。補助石英管を石英管の端面に接続し、補助石英管内で台座に配置される石英部材は、中心軸が石英管の中心軸に対して上側にずれた状態で、水平になされている。従って、石英部材を挿入する際、石英管の一端面において、容易に石英部材の中心軸を石英管の中心軸の上側にずらして、石英部材を水平に石英管内に挿入することができる。

更に、上記光ファイバ用母材の製造方法において、前記補助石英管の中心軸は、前記石英管の中心軸と一致していれば、さらに好適である。補助石英管の中心軸と前記石英管の中心軸とが一致していれば、補助石英管の重心が石英管の中心軸上に位置する。このため、石英部材が挿入され、光ファイバ用母材が製造された後、この光ファイバ用母材を垂直に立てて、光ファイバを線引により製造する際、石英管に補助石英管が接続されていても、光ファイバ用母材の径方向での重量バランスが取り易くなる。

また、上記光ファイバ用母材の製造方法において、前記石英部材は円筒状であり、前記挿入工程の後、前記石英部材を前記石英管内において水平に配置する石英部材配置工程と、円柱状の第２石英部材を前記石英部材の一端面に形成された開口から前記石英部材の他端面まで、前記石英部材の前記一端面において水平となる様に挿入する第２挿入工程と、を更に備え、前記第２挿入工程において、前記石英部材の前記一端面における前記第２石英部材の外周面と、前記石英部材の開口を形成する開口縁とが接しなく、且つ、前記石英部材の前記一端面における前記第２石英部材の前記外周面の最下部と、前記石英部材の前記開口縁の最下部との距離が、前記第２石英部材を前記石英部材の前記他端面まで挿入したときの前記第２石英部材の撓み量よりも大きくなる様に、前記石英部材の一端面における前記第２石英部材の中心軸を前記石英部材の中心軸よりも上側にずらすこととすれば、好適である。

石英管の中に円筒状の石英部材が挿入された後、石英部材を水平に配置し、石英部材の開口から、円柱状の第２石英部材を水平に挿入するため、石英部材内への異物の落下が防止でき、異物の混入のない光ファイバ用母材を得ることができる。また、第２石英部材は、石英部材の一端面において、第２石英部材の外周面と、石英部材の開口縁とが接しない様に石英部材に挿入される。さらに、第２石英部材の外周面の最下部と、石英部材の開口縁の最下部との距離が、第２石英部材を石英部材の他端面まで挿入したときに、第２石英部材が撓む量よりも大きくなる様に、第２石英部材の中心軸を石英部材の中心軸から上側にずらしている。従って、第２石英部材を挿入する最中に第２石英部材が自重により撓んでも、第２石英部材は、石英部材に接触しない。このように石英管に円筒状の石英部材を挿入し、その石英部材に円柱状の石英部材を挿入した場合においても、擦り傷のない光ファイバ用母材を得ることができる。

また、上記光ファイバ用母材の製造方法において、前記石英部材は、円柱状であり、前記一端面における前記石英部材の前記外周面の最下部と、前記石英管の前記開口縁の前記最下部との距離をＡ（ｃｍ）とした場合に、
Ａ＞（Ｐｌ^３／ＥＩ）／８、
Ｉ＝πｄ_１ ^４／６４
ただし、
ｌ：前記石英部材を前記他端面まで挿入したときの前記石英管内の前記石英部材の長さ（ｃｍ）
Ｐ：前記石英部材を前記他端面まで挿入したときの前記石英管内の前記石英部材の重さ（ｇｆ）
Ｅ：前記石英部材のヤング率（７１４０００ｋｇｆ／ｃｍ^２）
Ｉ：断面２次モーメント
ｄ_１：前記石英部材の直径（ｃｍ）
という関係式を満たすこととすれば好適である。

或いは、上記光ファイバ用母材の製造方法において、前記石英部材は、円筒状であり、前記一端面における前記石英部材の前記外周面の最下部と、前記石英管の前記開口縁の前記最下部との距離をＢ（ｃｍ）とした場合に、
Ｂ＞（Ｐｌ^３／ＥＩ）／８、
Ｉ＝π（ｄ_２ ^４−ｄ_３ ^４）／６４
ただし、
ｌ：前記石英部材を前記他端面まで挿入したときの前記石英管内の前記石英部材の長さ（ｃｍ）
Ｐ：前記石英部材を前記他端面まで挿入したときの前記石英管内の前記石英部材の重さ（ｇｆ）
Ｅ：前記石英部材のヤング率（７１４０００ｋｇｆ／ｃｍ^２）
Ｉ：断面２次モーメント
ｄ_２：前記石英部材の内径（ｃｍ）
ｄ_３：前記石英部材の外径（ｃｍ）
という関係式を満たすこととすれば好適である。

また、本発明は、上記の光ファイバ用母材の製造方法により製造された光ファイバ用母材を線引して、光ファイバを製造することを特徴とする光ファイバの製造方法である。

このような光ファイバの製造方法によれば、擦り傷が防止された光ファイバ用母材の製造方法により製造された光ファイバ用母材を線引する。このため、断線等の不良が抑制された光ファイバを製造することができる。

本発明の光ファイバ用母材の製造方法及び光ファイバの製造方法によれば、光ファイバが製造される際、断線等の不良を抑制することができる。

以下、本発明に係る光ファイバ用母材の製造方法及び光ファイバの製造方法の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施形態）
本実施形態は、例えば、コアの周りを１層のクラッドが被覆している光ファイバを製造するのに好適な光ファイバ用母材の製造方法及び光ファイバの製造方法である。

（光ファイバ用母材の製造方法）
先ず、光ファイバ用母材の製造方法について説明する。

（補助石英管接続工程）
始めに、図１に示す様に、円筒状の石英管１２を準備し、石英管１２の一端面１２Ｅに円筒状の補助石英管１７を例えば火炎溶接により接続する。このとき、石英管１２をその一端面１２Ｅ側から長手方向に沿って見たときに、石英管１２の開口と補助石英管１７の開口とが重なる様にする。本実施形態においては、補助石英管１７の中心軸は、石英管１２の中心軸と一致させて、石英管１２の一端面１２Ｅに補助石英管を接続している。２つの中心軸が一致する様に接続すると、補助石英管１７の重心が、石英管１２の中心軸上に位置するため、後に光ファイバ用母材を立てた状態で線引して、光ファイバを製造する際、石英管１２に補助石英管１７が接続されていても、光ファイバ用母材の径方向での重量バランスが取りやすい。

また、本実施形態では、補助石英管１７の内径と石英管１２の内径とが等しく、補助石英管１７の外径は、石英管１２の外径よりも小さくなされている。このようにすることで、補助石英管１７の肉厚が薄くなり、補助石英管１７のガラス使用量を減らすことができ、軽量化を図ることができる。

また、補助石英管接続工程の前あるいは後に、石英管１２の他端面１２Ｆに石英から成る閉塞部材１６を火炎溶接等により接続して、石英管１２の他端面の開口を塞ぐ。

次に、補助石英管１７及び閉塞部材１６が接続された石英管１２を洗浄する。洗浄は、例えば、フッ酸により石英管１２の内壁面等に付着した不純物等を取り除き、その後、純水でリンスを行い乾燥させる。

（石英管配置工程）
次に、石英管１２を図示しない台上に水平に配置する。

（台座配置工程）
次に、図２に示す様に、補助石英管１７内に円筒状の台座１４を挿入する。台座１４は、台座１４の外周面と補助石英管１７の内周面との間に殆ど隙間を空けずに挿入される。また、台座１４の長さは、補助石英管１７の長さより長くされている。台座１４には、台座１４の中心軸と平行にずれた円柱状の貫通孔１４Ｈが設けられている。この貫通孔１４Ｈの径は、後に石英部材が台座１４の貫通孔１４Ｈ内に挿入されるとき、石英部材の外周面と台座１４の内周面との間に殆ど隙間を空けないような径とされている。

台座１４は、台座１４の一方の端面が石英管１２の端面１２Ｅに達するまで、補助石英管１７内に挿入されて配置される。この際、台座１４は、台座１４の下部１４Ｌの厚さが大きく、上部１４Ｕの厚さが小さくなる様にする。本実施形態では、補助石英管１７の中心軸と石英管１２の中心軸１２Ｃとが一致しているため、台座１４に形成された貫通孔１４Ｈは、中心軸１４Ｃが石英管１２の中心軸１２Ｃと平行に上側にずれ、水平な状態となる。

なお、台座１４は、後に台座１４に配置される石英部材との摩擦を軽減し、石英部材に傷をつけない材料であることが好ましい。このような材料の一例として、フッ素系樹脂がある。また、台座１４は、静電気によるゴミの付着を避けるため、イオナイザ等による静電気除去処理がなされていることが好ましい。

（石英部材挿入準備工程）
次に、図３に示す様に、石英部材として円柱状の石英ロッド１０を台座１４の貫通孔１４Ｈ内に挿入することで台座１４に配置して、石英管１２に挿入する準備をする。本実施形態において、石英ロッド１０は石英管１２と同じ長さである。

石英ロッド１０は、石英ロッド１０の外周面と台座１４の内周面との間に隙間を殆ど空けない状態で挿入される。したがって、貫通孔１４Ｈの中心軸１４Ｃが石英管１２の中心軸１２Ｃの上側にずれているため、石英ロッド１０の中心軸１０Ｃは、補助石英管１７内において、石英管１２の中心軸１２Ｃの上側にずれる。また、貫通孔１４Ｈは、水平な状態であるため、石英ロッド１０は、水平に配置される。

（挿入工程）
次に、図４に示す様に、石英ロッド１０を台座１４から押し出す様にして、石英管１２内に挿入する。石英ロッド１０は、補助石英管１７内において水平に配置されているため、石英管１２の一端面１２Ｅにおいて水平に挿入される。また、石英ロッド１０の中心軸１０Ｃは、補助石英管１７内において、石英管１２の中心軸１２Ｃの上側に平行にずれている。このため、石英ロッド１０が石英管１２に挿入される際、石英ロッド１０の中心軸１０Ｃは、石英管１２の一端面１２Ｅにおいて、石英管１２の中心軸１２Ｃの上側にずれた状態となる。また、石英ロッド１０は、台座１４の貫通孔１４Ｈに挿入されている。このため、台座１４の肉厚により、石英ロッド１０の外周面は、石英管１２の開口縁と接しない。

石英ロッド１０は、石英管１２内に挿入されると、石英ロッド１０の他端面１０Ｆ側の端部が自由端となり、石英管１２の一端面１２Ｅにおいて石英ロッド１０の一端面１０Ｅ側が、台座１４により片持ちされた片持ち梁の状態となる。そのため、石英ロッド１０は、石英管１２内で、自重により撓む。

ここで、図５を用いて、石英ロッド１０が石英管１２の他端面１２Ｆまで挿入された際の撓み量について説明する。図５の（Ａ）は、石英ロッド１０が石英管１２の他端面１２Ｆまで挿入される時点の様子を示す断面図であり、図５の（Ｂ）は、石英管１２の図５の（Ａ）と同じ時点での一端面１２Ｅにおける断面図である。

図５において、石英管１２及び石英ロッド１０の長さをｌｃｍとして、石英ロッド１０の直径をｄ_１ｃｍとする。このとき、石英ロッド１０が石英管１２の他端面１２Ｆまで挿入される時点において、石英ロッド１０は、長さｌｃｍの片持ち梁として考えることができ、石英ロッド１０の撓み量Ｘｃｍは、
Ｘ＝（Ｐｌ^３／ＥＩ）／８
Ｉ＝πｄ_１ ^４／６４
となる。ただし、Ｉは、断面２次モーメントであり、Ｅは、石英ロッドのヤング率（７１４０００ｋｇｆ／ｃｍ^２）である。

従って、石英管１２の一端面１２Ｅにおいて、石英管１２の開口縁の底部１２Ｌと、石英ロッド１０の底部１０Ｌとの距離Ａが撓み量Ｘよりも大きい場合、石英ロッド１０を石英管１２に挿入する間、石英ロッド１０が石英管１２の内周面に触れない。

このような石英管１２の開口縁の底部１２Ｌと、石英ロッド１０の底部１０Ｌとの距離Ａを確保するために、台座１４の底部１４Ｌの厚さを撓み量Ｘよりも大きくして、石英ロッド１０の中心軸１０Ｃを石英管１２の中心軸１２Ｃよりも上側にずらしている。そのため、石英ロッド１０を石英管１２の他端面１２Ｆまで挿入している間、石英ロッド１０は、石英管１２と触れなく、石英管１２との擦れを防止できる。

石英ロッド１０が石英管１２の他端面１２Ｆまで到達して、石英ロッド１０は、完全に石英管１２に挿入される。

（封止工程）
次に、図６に示す様に台座１４を補助石英管１７から抜き取り、押さえ石英管１８を補助石英管１７内に挿入して、石英ロッド１０の一端面１０Ｅに押さえ石英管１８を押し当てて、石英ロッド１０が閉塞部材１６と押さえ石英管１８とで挟まれるようにする。このとき、石英管１８の中心軸と石英ロッド１０の中心軸とを揃えることが好ましい。さらに、補助石英管１７及び押さえ石英管１８にキャップ１９を接続して、石英管１２及び補助石英管１７を封止する。

こうして、光ファイバ用母材１００が製造される。

このような光ファイバ用母材１００の製造方法によれば、石英管１２を水平に配置して、石英管１２の一端面１２Ｅに形成された開口から石英ロッド１０を挿入するため、石英管１２内への異物の落下が防止でき、異物の混入のない光ファイバ用母材１００を得ることができる。

また、石英管１２の一端面１２Ｅにおいて、石英ロッド１０の外周面と、石英管１２の内周面とが接しなく、さらに、補助石英管１７と台座１４とを用いて、石英ロッド１０の外周面の最下部１０Ｌと、石英管１２の開口縁の最下部１２Ｌとの距離が、石英ロッド１０が撓み量Ｘよりも大きくなる様に、石英ロッド１０の中心軸１０Ｃを石英管１２の中心軸１２Ｃから上側にずらしている。従って、石英ロッド１０を石英管１２に挿入する最中に石英ロッド１０が石英管１２の内周面に接触して石英管１２に擦り傷がつくことが防止できる。

さらに、補助石英管１７を石英管１２の一端面１２Ｅに接続し、補助石英管１７内に台座１４を配置する。この台座１４に配置される石英ロッド１０は、中心軸１０Ｃが石英管１２の中心軸１２Ｃに対して上側にずれた状態で、水平になされている。従って、石英ロッド１０を石英管１２に挿入する際、石英管１２の一端面１２Ｅにおいて、容易に石英ロッド１０の中心軸１０Ｃを石英管１２の上側にずらして、石英ロッド１０を水平とすることができる。

（光ファイバの製造方法）
次に、光ファイバの製造方法について説明する。

図７は、光ファイバの製造方法を実施するための製造装置を示す図である。図７に示す様に、上記で説明した光ファイバ用母材の製造方法により製造された、光ファイバ用母材１００を垂直に立てた状態で、電気炉等の加熱炉５１内に設置する。

そして、加熱炉５１で光ファイバ用母材１００を加熱溶融する。光ファイバ用母材１００は、石英ロッド１０と石英管１２とが溶融状態で一体となりながら、下方へ線引きされる。光ファイバ用母材１００から線引されたガラスは、冷却装置５２で固化されて光ファイバ１となる。こうして光ファイバ１が製造される。

なお、光ファイバ１を樹脂クラッド層や保護樹脂層等の樹脂層で被覆する場合、光ファイバ１は、樹脂層となる紫外線硬化型樹脂が入ったコーティングダイス５４を通過し、更に紫外線照射装置５５により紫外線が照射されることで、樹脂層が形成される。その後、樹脂層が形成された光ファイバ１は、プーリー５７を介して、ボビン５８に巻取られる。

本実施形態の光ファイバ１の製造方法によれば、擦り傷が防止された光ファイバ用母材の製造方法により製造された光ファイバ用母材１００を線引する。このため、線引きされた光ファイバ１は、断線等の不良が抑制される。

（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態に係る光ファイバ用母材の製造方法について説明する。本実施形態は、コアの周りを２層のクラッドが被覆している光ファイバを製造するのに好適な光ファイバ用母材の製造方法及び光ファイバの製造方法である。なお、本実施形態の説明に当たり、第１の実施形態と同一または同等の構成要素には、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（石英部材挿入準備工程）
本実施形態では、石英部材として、石英管１２と同じ長さの第２石英管が用いられる。図８は、図２おいて説明した台座配置工程の後に、第２石英管２０が台座１４に配置された状態を示す図である。第２石英管２０は、台座１４に設けられた貫通孔１４Ｈ内に挿入されることで、台座１４に配置される。第２石英管２０は、第２石英管２０の外周面と台座１４の内周面との間に隙間を殆ど空けない状態で挿入される。したがって、台座１４の貫通孔１４Ｈは、石英管１２の中心軸１２Ｃの上側にずれているため、第２石英管２０の中心軸２０Ｃは、補助石英管１７内において、石英管１２の中心軸１２Ｃの上側に平行にずれた状態となる。また、貫通孔１４Ｈは、水平な状態であるため、第２石英管２０は、水平に配置される。

（挿入工程）
次に、第２石英管２０を石英管１２内に押し込む様に挿入する。第２石英管２０は、補助石英管１７内において、中心軸２０Ｃが石英管１２の中心軸１２Ｃの上側に平行にずれて、水平に配置されている。このため、第２石英管２０は、石英管１２の一端面１２Ｅにおいて、第２石英管２０の中心軸２０Ｃが石英管１２の中心軸１２Ｃの上側にずれた状態で水平に石英管１２に挿入される。また、第２石英管２０は、台座１４の貫通孔１４Ｈに挿入されている。このため、台座１４の肉厚により、第２石英管２０の外周面は、石英管１２の開口縁と接しない。

第２石英管２０は、石英管１２内に挿入されると、第２石英管２０の他端面２０Ｆ側の端部が自由端となり、石英管１２の一端面１２Ｅにおいて、一端面２０Ｅ側が台座１４により片持ちされた片持ち梁の状態となる。そのため、第２石英管２０は、石英管１２内で、自重により撓む。このように、第２石英管２０は、石英管１２内で撓んだ状態で、石英管１２の他端部１２Ｆまで挿入される。

ここで、図９を用いて、第２石英管２０が石英管１２の他端面１２Ｆまで挿入される時点の撓み量について説明する。図９の（Ａ）は、第２石英管２０が石英管１２の他端面１２Ｆまで挿入される時点の様子を示す断面図であり、図９の（Ｂ）は、石英管１２の図９の（Ａ）と同じ時点での石英管１２の一端面１２Ｅにおける断面図である。

図９において、石英管１２及び第２石英管２０の長さをｌｃｍとして、第２石英管２０の外径をｄ_２ｃｍとし、内径をｄ_３ｃｍとする。この場合、第２石英管２０が石英管１２の他端面１２Ｆまで挿入される時点において、第２石英管２０は、長さｌｃｍの片持ち梁として考えることができる。このため、第２石英管２０の撓み量Ｙｃｍは、
Ｙ＝（Ｐｌ^３／ＥＩ）／８
Ｉ＝π（ｄ_２ ^４−ｄ_３ ^４）／６４
となる。ただし、Ｉは、断面２次モーメントであり、Ｅは、石英ロッドのヤング率（７１４０００ｋｇｆ／ｃｍ^２）である。

従って、石英管１２の一端面１２Ｅにおいて、石英管１２の開口縁の底部１２Ｌと、第２石英管２０の外周面の底部２０Ｌとの距離Ｂが撓み量Ｙよりも大きい場合、第２石英管２０を石英管１２に挿入する間、第２石英管２０は、石英管１２の内周面に触れない。

このような石英管１２の開口の縁の底部１２Ｌと、第２石英管２０の外周面の底部２０Ｌとの距離Ｂを確保するために、台座１４の底部１４Ｌの厚さを撓み量Ｙよりも大きくして、第２石英管２０の中心軸２０Ｃを石英管１２の中心軸１２Ｃよりも上側にずらしている。そのため、第２石英管２０を石英管１２の他端面１２Ｆまで挿入している間、第２石英管２０が石英管１２と触れなく、第２石英管２０と石英管１２とが擦れることを防止することができる。

（石英部材配置工程）
図１０に示す様に、第２石英管２０が石英管１２の他端面１２Ｆまで挿入された後、第２石英管２０は、石英管１２の内周面下部に配置される。石英管１２が水平に配置されているため、第２石英管２０は、水平に配置される。この際、第２石英管２０は、石英管１２への挿入を終えているので、石英管１２の内周面と第２石英管２０とが、接触しても擦れることはなく、石英管１２に擦り傷はつかない。

その後、台座１４は、補助石英管１７から取り除かれる。

（第２台座配置工程）
次に、図１１に示す様に、補助石英管１７に円筒状の第２台座２４を挿入して配置する。第２台座２４は、第２台座２４の外周面と補助石英管１７の内周面との間に殆ど隙間を空けずに挿入される。また、第２台座２４の長さは、補助石英管１７の長さより長くされている。また、台座２４には、長手方向に貫通孔２４Ｈが設けられている。貫通孔２４Ｈの径は、後に第２石英部材が貫通孔２４Ｈ内に挿入されるとき、第２石英部材の外周面と台座２４をの間に殆ど隙間を空けないような径とされている。

第２台座２４は、第２台座２４の一方の端面が第２石英管２０の一端面２０Ｅと接するまで、補助石英管１７内に挿入されて配置される。こうすることで第２石英管２０は、閉塞部材１６と第２台座２４とで挟まれて固定される。このとき、図１１の（Ｂ）に示した様に、第２石英管２０Ｅの一端面側から長手方向に沿ってみた場合に、第２台座２４の貫通孔２４Ｈは、第２石英管２０の孔と完全に重なる様にする。また、第２台座２４に形成された貫通孔２４Ｈの中心軸２４Ｃが第２石英管２０の中心軸２０Ｃの上側にずれる様にし、貫通孔２４Ｈを水平にする。

なお、第２台座２４は、後に第２台座２４に配置される第２石英部材との摩擦を軽減し、第２石英部材に傷をつけない材料であることが好ましい。このような材料の一例として、フッ素系樹脂がある。また、第２台座２４は、静電気によるゴミの付着を避けるため、イオナイザ等による静電気除去処理がなされていることが好ましい。

（第２石英部材挿入準備工程）
次に、図１２に示す様に、第２石英部材として、第２石英管２０と同じ長さの円柱状の石英ロッド３０を第２台座２４の貫通孔２４Ｈ内に配置する。具体的には、第２台座２４の貫通孔２４Ｈ内に石英ロッド３０を挿入する。石英ロッド３０は、石英ロッド３０の外周面と第２台座２４の内周面との間に隙間を殆ど空けない状態で挿入される。したがって、貫通孔２４Ｈは、中心軸２４Ｃが第２石英管２０の中心軸２０Ｃの上側にずれて、水平になされているため、石英ロッド３０は、補助石英管１７内において、石英ロッド３０の中心軸３０Ｃが第２石英管２０の中心軸２０Ｃの上側にずれた状態で水平に配置される。

（第２挿入工程）
次に、石英ロッド１０を石英管１２内に押し込む様に挿入する。石英ロッド３０の中心軸３０Ｃは、補助石英管１７内において、第２石英管２０の中心軸２０Ｃの上側に平行にずれて、水平に配置されている。このため、石英ロッド３０は、第２石英管２０の一端面２０Ｅにおいて、石英ロッド３０の中心軸３０Ｃが第２石英管２０の中心軸２０Ｃの上側にずれた状態で、第２石英管２０に水平に挿入される。また、第２台座２４の貫通孔２４Ｈが第２石英管２０の孔と長手方向で完全に重なっているため、石英ロッド３０の外周面は、第２石英管２０の開口縁と接しない。

石英ロッド３０は、第２石英管２０内に挿入されると、石英ロッド３０の他端面３０Ｆ側の端部が自由端となり、第２石英管２０の一端面２０Ｅにおいて、石英ロッド３０の一端面３０Ｅ側が第２台座２４により片持ちされた片持ち梁の状態となる。そのため、石英ロッド３０は、第２石英管２０内で、自重により撓む。

次に、石英ロッド３０が第２石英管２０の他端面２０Ｆまで挿入された際の撓み量について説明する。図１３の（Ａ）は、石英ロッド３０が第２石英管２０の先端面２０Ｆまで挿入される時点の様子を示す断面図であり、図１３の（Ｂ）は、石英管１２の図１３の（Ａ）と同じ時点での一端面１２Ｅにおける断面図である。

図１３において、第２石英管２０及び石英ロッド３０の長さをｌｃｍとして、石英ロッド３０の直径をｄ_４ｃｍとする。この場合、石英ロッド３０が第２石英管２０の先端面２０Ｆまで挿入される時点において、石英ロッド３０は、長さｌｃｍの片持ち梁として考えることが出来るため、石英ロッド１０の撓み量Ｚｃｍは、
Ｚ＝（Ｐｌ^３／ＥＩ）／８
Ｉ＝πｄ_４ ^４／６４
となる。ただし、Ｉは、断面２次モーメントであり、Ｅは、石英ロッドのヤング率（７１４０００ｋｇｆ／ｃｍ^２）である。

従って、第２石英管の一端面２０Ｅにおいて、第２石英管２０の開口縁の底部２０Ｌと、石英ロッド３０の底部３０Ｌとの距離Ｃが撓み量Ｚよりも大きい場合、第２石英管２０内で、石英ロッド３０が第２石英管２０の内周面に触れない。

本実施形態では、距離Ｃが撓み量Ｚより大きくなる様にするため、台座２４の下部の厚さを撓み量Ｚと第２石英管２０の肉厚との合計よりも大きくして、石英ロッド３０の中心軸３０Ｃを第２石英管２０の中心軸２０Ｃよりも上側にずらしている。そのため、石英ロッド３０を第２石英管２０の先端面２０Ｆまで挿入している間、石英ロッド３０が第２石英管２０の内周面に触れることがなく、石英ロッド３０と第２石英管２０とが擦れることを防止することができる。

石英ロッド３０が第２石英管２０の他端面２０Ｆまで到達して、石英ロッド１０は、完全に石英管１２に挿入される。

（封止工程）
次に、図１４に示す様に第２台座２４を補助石英管１７から抜き取り、押さえ石英管２８を補助石英管１７内に挿入して、第２石英管２０の一端面２０Ｅ及び石英ロッド３０の一端面３０Ｅに押さえ石英管１８を接続する。このとき、石英管１８の中心軸と石英ロッド１０の中心軸とを揃えることが好ましい。また、補助石英管１７及び押さえ石英管２８にキャップ２９を接続して、石英管１２及び補助石英管１７を封止する。

こうして、光ファイバ用母材２００が製造される。

このような光ファイバ用母材２００の製造方法によれば、石英管１２を水平に配置して、石英管１２の一端面１２Ｅに形成された開口から第２石英管２０を水平に挿入し、かつ、第２石英管２０を石英管１２内で水平に配置し、第２石英管２０の一端面２０Ｅに形成された開口から石英ロッド３０を水平に挿入する。このため、石英管１２及び第２石英管２０内への異物の落下が防止でき、異物の混入のない光ファイバ用母材２００を得ることができる。

また、石英管１２の一端面１２Ｅにおいて、第２石英管２０の外周面と、石英管１２の開口縁とが接しなく、さらに、補助石英管１７と台座１４とを用いて、第２石英管２０の外周面の最下部２０Ｌと、石英管１２の開口縁の最下部１２Ｌとの距離が、第２石英管２０の撓み量Ｙよりも大きくなる様に、第２石英管２０の中心軸２０Ｃを石英管１２の中心軸１２Ｃから上側にずらしている。従って、第２石英管２０を石英管１２に挿入する最中に第２石英管２０が石英管１２の内周面に接触して、石英管１２に擦り傷がつくことを防止できる。さらに、第２石英管２０の一端面２０Ｅにおいて、石英ロッド３０の外周面と、第２石英管２０の内周面とが接しなく、さらに、補助石英管１７と第２台座２４とを用いて、石英ロッド３０の外周面の最下部３０Ｌと、第２石英管２０の開口縁の最下部２０Ｌとの距離が、石英ロッド３０の撓み量Ｚよりも大きくなる様に、関英ロッド３０の中心軸３０Ｃを第２石英管２０の中心軸２０Ｃから上側にずらしている。従って、石英ロッド３０を第２石英管２０に挿入する最中に石英ロッド３０が第２石英管２０の内周面に接触して、第２石英管２０に擦り傷がつくことを防止できる。

（光ファイバの製造方法）
次に、光ファイバの製造方法について説明する。

図１５は、光ファイバの製造方法を実施するための製造装置を示す図である。図１５に示す様に、上記で説明した光ファイバ用母材の製造方法により製造された、光ファイバ用母材２００を垂直に立てた状態で、電気炉等の加熱炉５１内に設置する。

そして、光ファイバ用母材２００を加熱炉５１で加熱溶融する。この際、光ファイバ用母材２００は、石英ロッド３０と第２石英管２０と石英管１２とが溶融状態で一体となりながら下方へ線引きされる。線引されたガラスは、冷却装置５２で固化されて光ファイバ２となる。こうして、コアの周りを２層のクラッドが被覆している光ファイバ２が製造される。

本実施形態の光ファイバ２の製造方法によれば、擦り傷がつくことが防止できる光ファイバ用母材の製造方法により製造された光ファイバ用母材２００を線引する。このため、線引きされた光ファイバ２は、断線等の不良が抑制される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、第１の実施形態では、台座１４を補助石英管１７に配置した後、石英ロッド１０を台座１４に配置したが、最初に石英ロッド１７を台座１４に配置し、次に石英ロッド１７が配置された台座１４を補助石英管１７に配置しても良い。同様に第２の実施形態においても、最初に第２石英管２０を台座１４に配置し、次に第２石英管２０が配置された台座１４を補助石英管１７に配置しても良く、石英ロッド３０を第２台座２４に配置した後、石英ロッド３０が配置された第２台座２４を補助石英管１７に配置しても良い。

また、第１、第２の実施形態では、台座１４及び第２台座２４の形状は、円筒状であったが、これに限らない。例えば、図１６に示す様に、四角形の孔があいている台座４２や、断面の形状が略Ｕ字状の台座４４を用いても、石英部材が片持ち梁の状態となった場合に台座から脱落しなければ良い。なお、波線は、石英部材を示す。

また、第１、第２の実施形態において、補助石英管１７の内径と石英管１２の内径とが同じと場合について説明したが、補助石英管１７の内径は、石英管１２の内径より大きくても良い。このように石英管１２の内径よりも大きな内径を有する補助石英管を石英管１２と中心軸を合わせて接続した場合、補助石英管内に台座を挿入した際、台座１４は、石英管１２の一端面１２Ｅにて、石英管１２と接触して止まる。従って、台座１４を石英管１２内に誤挿入することを防止できる。

さらに、第１の実施形態において、光ファイバ用母材１００は、石英管１２及び石英ロッド１０が溶融状態で一体とされながら線引されたが、石英ロッド１０が石英管１２に完全に挿入されたのち、石英管１２を加熱縮径して、石英ロッド１０と一体としても良い。同様に第２の実施形態において、光ファイバ用母材２００は、石英管１２と第２石英管２０と石英ロッド１０とが溶融状態で一体とされながら線引されたが、石英ロッド３０が第２石英管２０に完全に挿入されたのち、石英管１２、第２石英管２０を加熱縮径して、石英ロッド３０と第２石英管２０と石英管１２とを一体としても良い。

次に、本発明の内容を実施例を用いてより詳細に説明するが、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。

（実施例１、２）
表１に示す石英管の一端面に表１に示す補助石英管を火炎溶接により接続した。また、各石英管の他端面には、石英から成る閉塞部材を火炎溶接により接続した。その後、各石英管および補助石英管をフッ酸で洗浄し、純水でリンスして乾燥させた。その後、各石英管にハロゲンランプ光を当てて目視による確認を行ったところ、どれも傷や不純物付着はなかった。その後、各石英管を水平に配置した。

次に、表１に示す形状の石英部材を準備した。この石英部材は、ＶＡＤ法で作成されたものである。準備した各石英部材を片持ち梁とした場合の撓み量は、表１に示す値であった。

次に、断面が略Ｕ字形であり、長さ９０ｃｍのフッ素樹脂製の台座を、イオナイザにより静電気除去処理を施した。その後、この台座を石英管の一端面まで各補助石英管内に挿入した。なお、この台座は、各石英部材を配置した際、石英管の補助石英管との接続面において、石英部材の中心軸が石英管の中心軸の０．１ｃｍ上側となる様にした。

次に、各石英部材を各台座に配置した後、各石英部材を石英管の他端面まで挿入し、各台座を補助石英管から取り出した。

なお、表１において、該当項目がない場合は、「−」で示した。

（実施例３、４）
表１に示す石英管の一端面に表１に示す補助石英管を火炎溶接した。各石英管を水平に配置した。

次に、表１に示す形状の石英部材を準備した。作成した各石英部材を片持ち梁とした場合の撓み量は、表１に示す値であった。

次に、実施例１と同様に台座を配置し、実施例１と同様に石英部材を石英管に挿入して、その後、台座を取り出した。

次に、石英部材を石英管内に水平に配置した

次に、表１に示す第２石英部材を準備した。この第２石英部材は、ＶＡＤ法で作成されたものである。準備した各第２石英部材を片持ち梁とした場合の撓み量は、表１に示す値であった。

次に、長さ９０ｃｍのフッ素樹脂製の第２台座を、イオナイザにより静電気除去処理を施した。その後、この第２台座を各補助石英管内にせ径部材と接するまで挿入した。なお、この第２台座は、各石英部材を配置した際、石英管の補助石英管との接続面において、第２石英部材の中心軸が石英部材の中心軸の０．１ｃｍ上側となる様にした。

次に、各第２石英部材を各第２台座に配置した後、各第２石英部材を石英部材の他端面まで挿入し、各第２台座を補助石英管から取り出した。

（比較例１）
表１に示す石英管、補助石英管、石英部材を用いた。石英部材を配置した際、石英管の補助石英管との接続面において、石英部材の中心軸と石英管の中心軸とが一致する台座を用いたこと以外は、実施例１と同様にした。

（比較例２）
表１に示す石英管、補助石英管、石英部材を用いた。台座を用いず、石英管の内周面に接触する様に厚さ１ｍｍのフッ素性樹脂を挿入した。その後、石英部材と石英管の中心軸を一致させ、石英管と石英部材との間にフッ素性樹脂を介在させながら石英部材を挿入し、その後、フッ素性樹脂を取りだした。それ以外は、実施例１と同様にした。

（石英母材の傷、異物の観察）
実施例１、２、比較例１、２において、石英部材が、挿入された後、及び、実施例３、４において、第２石英部材が挿入された後、各石英管にハロゲンランプを当てて、傷や異物の付着を観察した。観察により、傷や異物の付着がない石英管は「○」とし、傷や異物の付着がある石英管は「×」とした。その結果を表１に示す。表１に示す様に実施例１〜４の石英管は、傷が付いていない結果が得られた。これに対し、比較例１は、石英管の内周面に傷がついており、比較例２は、石英管の内周面に異物の付着があるという結果が得られた。

（光ファイバの断線頻度測定）
次に各石英管に接続された補助石英管内に押さえ石英管を挿入して、押さえ石英管と閉塞部材とで石英部材を挟み込んだ。そして補助石英管の石英管との接続部とは逆側にキャップを設置して押さえ石英管を固定することで、石英部材を石英管内に固定し、光ファイバ用母材を作成した。

次に各光ファイバ用母材を光ファイバ製造装置の加熱炉で加熱して、線引を行った。また、加熱の際、光ファイバ用母材の内部の空隙部を真空ポンプで減圧した。このときの圧力は、ブルトン管圧力計で−０．１ＭＰａ（ゲージ圧）であった。

次に得られた各光ファイバに対して、プルーフテストを行い断線頻度の測定を行った。その結果を表１に示す。表１に示す様に、実施例１〜４は、断線頻度が１以下であり、比較例１、２は断線頻度が１より大きい結果となった。一般に断線頻度は、６００ｋｍ当たり１回以下であれば良好とされる。これより、実施例１〜４の光ファイバは、断線が抑制され良好であり、比較例１、２の光ファイバは断線が多く不良であることが分かった。

本発明の光ファイバ用母材の製造方法及び光ファイバの製造方法によれば、光ファイバが製造される際、断線等の不良を抑制されることが分かった。

本発明の第１の実施形態に係る石英管配置工程を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る台座配置工程を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る石英部材配置工程を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る石英部材挿入工程を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る石英部材挿入工程を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る封止工程を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る光ファイバの製造方法を実施するための製造装置を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る石英部材配置工程を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る石英部材配置工程を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る第２石英部材配置工程を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る第２台座配置工程を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る第２石英部材配置工程を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る第２石英部材挿入工程を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る封止工程を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る光ファイバの製造方法を実施するための製造装置を示す図である。 本発明に用いる台座の他の形態を示す図である。

符号の説明

１、２・・・光ファイバ
１０、２０、３０・・・石英部材
１２・・・石英管
１４・・・台座
１６・・・閉塞部材
１７・・・補助石英管
１８、２８・・・押さえ部材
１９、２９・・・キャップ
２４・・・第２台座

Claims (7)

1. 光ファイバを線引により得る為の光ファイバ用母材の製造方法であって、
   石英管を水平に配置する石英管配置工程と、
   円筒状または円柱状の石英部材を前記石英管の一端面に形成された開口から他端面まで、前記一端面において水平となる様に挿入する挿入工程と、
   を備え、
   前記挿入工程において、前記一端面における前記石英部材の外周面と、前記石英管の前記開口を形成する開口縁とが接しない様に、且つ、前記一端面における前記石英部材の前記外周面の最下部と、前記開口縁の最下部との距離が、前記石英部材を前記他端面まで挿入したときの前記石英部材の撓み量よりも大きくなる様に、前記一端面における前記石英部材の中心軸を前記石英管の中心軸よりも上側にずらして挿入する
   ことを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。
2. 補助石英管を、前記一端面に接続する補助石英管接続工程と、
   前記石英部材が配置される台座を前記補助石英管内に配置する台座配置工程と、
   を前記挿入工程の前に更に備え、
   前記補助石英管は、前記台座に配置された前記石英部材を前記石英管内に挿入可能に接続され、
   前記台座は、前記補助石英管内において、前記台座に配置される前記石英部材が水平な状態で、前記石英部材の中心軸を前記石英管の前記中心軸に対して上側にずらす様に構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
3. 前記補助石英管の中心軸は、前記石英管の中心軸と一致していることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
4. 前記石英部材は円筒状であり、
   前記挿入工程の後、
   前記石英部材を前記石英管内において水平に配置する石英部材配置工程と、
   円柱状の第２石英部材を前記石英部材の一端面に形成された開口から前記石英部材の他端面まで、前記石英部材の前記一端面において水平となる様に挿入する第２挿入工程と、
   を更に備え、
   前記第２挿入工程において、前記石英部材の前記一端面における前記第２石英部材の外周面と、前記石英部材の開口を形成する開口縁とが接しなく、且つ、前記石英部材の前記一端面における前記第２石英部材の前記外周面の最下部と、前記石英部材の前記開口縁の最下部との距離が、前記第２石英部材を前記石英部材の前記他端面まで挿入したときの前記第２石英部材の撓み量よりも大きくなる様に、前記石英部材の一端面における前記第２石英部材の中心軸を前記石英部材の中心軸よりも上側にずらす
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
5. 前記石英部材は、円柱状であり、
   前記一端面における前記石英部材の前記外周面の最下部と、前記石英管の前記開口縁の前記最下部との距離をＡ（ｃｍ）とした場合に、
   Ａ＞（Ｐｌ^３／ＥＩ）／８、
   Ｉ＝πｄ_１ ^４／６４
   ただし、
   ｌ：前記石英部材を前記他端面まで挿入したときの前記石英管内の前記石英部材の長さ（ｃｍ）
   Ｐ：前記石英部材を前記他端面まで挿入したときの前記石英管内の前記石英部材の重さ（ｇｆ）
   Ｅ：前記石英部材のヤング率（７１４０００ｋｇｆ／ｃｍ^２）
   Ｉ：断面２次モーメント
   ｄ_１：前記石英部材の直径（ｃｍ）
   という関係式を満たす
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
6. 前記石英部材は、円筒状であり、
   前記一端面における前記石英部材の前記外周面の最下部と、前記石英管の前記開口縁の前記最下部との距離をＢ（ｃｍ）とした場合に、
   Ｂ＞（Ｐｌ^３／ＥＩ）／８、
   Ｉ＝π（ｄ_２ ^４−ｄ_３ ^４）／６４
   ただし、
   ｌ：前記石英部材を前記他端面まで挿入したときの前記石英管内の前記石英部材の長さ（ｃｍ）
   Ｐ：前記石英部材を前記他端面まで挿入したときの前記石英管内の前記石英部材の重さ（ｇｆ）
   Ｅ：前記石英部材のヤング率（７１４０００ｋｇｆ／ｃｍ^２）
   Ｉ：断面２次モーメント
   ｄ_２：前記石英部材の内径（ｃｍ）
   ｄ_３：前記石英部材の外径（ｃｍ）
   という関係式を満たす
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の光ファイバ用母材の製造方法により製造された光ファイバ用母材を線引して、光ファイバを製造することを特徴とする光ファイバの製造方法。

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