JP5416076B2

JP5416076B2 - 光ファイバ母材の製造方法

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Publication number: JP5416076B2
Application number: JP2010270215A
Authority: JP
Inventors: 政一品田; 達也谷口; 耕次市川
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2030-12-03
Also published as: JP2012116731A

Description

本発明は、光ファイバ母材の製造方法に関し、より詳細には、出発母材（以下、“ターゲット”とも呼ぶ）に原料ガスを供給しつつ、バーナからの火炎により該出発母材の表面にスートを形成する光ファイバ母材の製造方法に関する。

光ファイバ母材の製造方法として、バーナの周囲からターゲットに対して清浄化ガスとしてのエアを供給しながら、該ターゲットに対してバーナから火炎、原料ガスおよび燃焼ガスを供給して該ターゲットにガラス微粒子を堆積させることが提案されている（特許文献１参照）。図１は、特許文献１に記載された光ファイバ母材の製造方法を実施する製造装置の概略構成図である。図１において、製造装置１は、回転するターゲット２を収容する反応容器３と、ガラス原料ガス４ａと燃焼ガス４ｂとの火炎加水分解反応により生成されるガラス微粒子をターゲット２に向けて噴き付けるバーナ５と、ターゲット２とバーナ５とを相対的に移動させる移動機構６と、反応容器３内に清浄化ガスであるクリーンエア７を供給するためのクリーンエア発生器８とを備えている。

反応容器３の上壁３ａには貫通孔が設けられており、ターゲット２がこの貫通孔を上下方向に挿通するように配置されている。ターゲット２は、上端が回転チャック９に把持されて回転されるとともに、移動機構６により上下方向に往復移動するように構成されている。このように、ターゲット２を回転させながらその軸方向に沿って往復移動させることにより、ターゲット２の表面にガラス微粒子を均一に堆積させて多孔質ガラス母材１０を形成する。

反応容器３の側壁３ｂには、クリーンエア発生器８から配管１１を介してクリーンエア７が供給されるクリーンエア供給室１２が設けられている。該クリーンエア供給室１２は開口部１２ａを有しており、配管１１を介してクリーンエア発生器８からクリーンエア供給室１２に供給されたクリーンエア７は、開口部１２ａから反応容器３の内部に供給される。これにより、製造中の多孔質ガラス母材１０に対してクリーンエア７を噴き付けることができ、反応容器３内に浮遊する余剰のガラス微粒子を減少させることができる。

また、クリーンエア供給室１２の中心を貫通してバーナ５が水平に取り付けられており、先端は反応容器３内部に突出している。バーナ５は、火炎を吹き出すポートと共に、同心円状に形成されたガスを噴き出すポートを有している。バーナ５は、ポートごとに設けられた配管１３（図１では１本のみを図示）によりガス供給装置１４に接続されている。ガス供給装置１４は、燃焼ガス供給装置及び原料ガス供給装置を有しており、ガラス原料ガス４ａおよび燃焼ガス４ｂをバーナ５の各ポートに供給するように構成されている。

反応容器３のバーナ５が設けられた側壁３ｂと対向する側の側壁３ｃには、反応容器３内の気体を吸い込んで排気する排気ダクト１５が外に向かって設けられており、該排気ダクト１５により反応容器３内のエア７やガラス微粒子を排気する。

特許文献１では、図１に示す製造装置において、クリーンエア７の供給流速を、ガラス原料ガス４ａの供給流速、およびガラス原料ガス４ａと燃焼ガス４ｂとを含むバーナ５から吹き出す全てのガスの平均供給流速の少なくとも一つの０．３〜１．０倍となるように制御することで、反応容器３内に浮遊している余剰のガラス微粒子の減少を図っている。

特開２００６−２４８８８４号公報

上記余剰のガラス微粒子等が多孔質ガラス母材１０に付着すると、多孔質ガラス母材１０の破損の原因となったり、外観不良の原因となることがある。従って、余剰のガラス微粒子を低減することが望まれている。
さて、上記余剰のガラス微粒子等が反応容器３に付着し、該付着量が所定量を超えると付着物が剥がれることがある。本明細書では、このように反応容器に一度付着した付着物（ガラス微粒子）が剥がれたものを“剥離屑”と呼ぶことにする。該剥離屑についてもが孔質ガラス母材１０に付着すると、多孔質ガラス母材１０の破損や外観不良の原因となることがある。よって、上記剥離屑の発生も低減することが望まれている。

しかしながら、特許文献１では、クリーンエア７の、上記ガラス原料ガス４ａおよび上記平均供給流速の少なくとも一方に対する比率しか規定しておらず、クリーンエア７の風速に応じて効果も大きく異なる。例えば、クリーンエア７の風速が小さい場合は、排気されない余剰のガラス微粒子が反応容器３の壁（上壁３ａ、側壁３ｂ、３ｃなど）に付着し、該付着量が所定量を超えると付着物が剥がれて剥離屑となり、該剥離屑が製品スートである多孔質ガラス母材１０に付着してしまうことがある。

また、特許文献１では、図１に示されるように、クリーンエア７が供給される領域（バーナ５の配置位置）と対向して設けられた排気ダクト１５（排気されるガスが通過する排気口１５ａの面積）が小さいので、クリーンエア７の風速分布が反応容器３内の重力方向において非常に大きくなっている。具体的には、排気ダクト１５の排気口１５ａとクリーンエア７の供給口である開口部１２ａとの間に位置する、反応容器３内の重力方向Ｐにおける中段での風速が、上記重力方向Ｐにおける上段（反応容器３の天井（上壁３ａ）側）および下段（反応容器３の底部側）での風速よりも非常に大きくなっている。すなわち、上記上段および下段では風速が非常に小さい値（例えば、限りなく０に近い値）となっているので、上記中段に浮遊しているガラス微粒子についてはクリーンエア７の作用により排気ダクト１５へと送られるが、上記上段および下段においては、クリーンエア７の風速が非常に小さいことから排気ダクト１５へと排気されるガラス微粒子の量も少なくなり、浮遊しているガラス微粒子の量を低減することが難しい。
従って、従来では、余剰のガラス微粒子を低減するには限界があり、さらには、ターゲットへの剥離屑の付着を低減することにも限界があった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、反応容器内に浮遊する余剰のガラス微粒子の低減が可能であり、かつターゲットへの剥離屑の付着も低減可能な光ファイバ母材の製造方法を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明は、反応容器内に配置された出発母材にガラス微粒子を供給して該出発母材に前記ガラス微粒子を堆積させる光ファイバ母材の製造方法であって、前記反応容器の天井および底部以外の側壁に設けられた排気口と、前記ガラス微粒子の供給部との間に前記出発母材を配置する工程と、前記反応容器内に前記ガラス微粒子と反応しない所定のガスを導入し、前記排気口に向う該所定のガスの流れを形成しながら、前記出発母材にガラス微粒子を供給して該出発母材に該ガラス微粒子を堆積させる工程とを有し、前記堆積させる工程では、前記反応容器の天井から該反応容器の底部に向った方向における、該天井からの、該天井と前記反応容器の底部との間の距離の１０％の位置を上段の位置とし、前記底部から前記天井に向った方向における、該底部からの、前記距離の１０％の位置を下段の位置とし、前記重力方向における、前記天井と前記底部との中間の位置を中段の位置とすると、前記中段の位置における前記所定のガスの風速を０．８ｍ／ｓ以上とし、かつ１≦（前記所定のガスの前記中段の位置での風速／前記所定のガスの前記下段の位置での風速および前記上段の位置での風速のうち大きい方の風速）≦１０、かつ１≦（前記所定のガスの前記中段の位置での風速／前記所定のガスの前記下段の位置での風速および前記上段の位置での風速のうち小さい方の風速）≦１０を満たすように、前記上段の位置、前記中段の位置、および前記下段の位置での前記所定のガスの風速が設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、反応容器内に浮遊する余剰のガラス微粒子の低減が可能であり、かつターゲットへの剥離屑の付着も低減可能である。

従来の光ファイバ母材の製造装置の概略構成図である。本発明の一実施形態に係る光ファイバ母材の製造装置の上面図である。図２のＡ−Ａ’線矢視断面図である。本発明に係る、光ファイバ母材の製造装置における制御系の概略構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係る光ファイバ母材の製造装置の上面図である。図５のＢ−Ｂ’線矢視断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
（第１の実施形態）
図２は、本実施形態に係る縦型の光ファイバ母材の製造装置の上面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ’線矢視断面図である。
図２、３において、製造装置１００は、反応容器１０１と、該反応容器１０１の給気側の側壁１０１ａに該反応容器１０１と連通して設けられたクリーンエア供給室１０２と、該クリーンエア供給室１０２から反応容器１０１内に突出するように配置されたバーナ１０３と、反応容器１０１の、側壁１０１ａと対向する側壁１０１ｂ（排気側の側壁）に設けられた排気口１０４ａを介して設けられた排気機構１０４とを備える。該排気機構１０４は、ポンプを有しており、後述する制御部２００からの指示に従って該ポンプを駆動することにより、反応容器１０１の給気側（給気口１０５）から排気側（排気口１０４ａ）に向う気体の流れを形成し、反応容器１０１内の排気を行うことができる。また、クリーンエア供給室１０２には給気口１０５が設けられ、クリーンエア発生装置１１６と給気口１０５とはクリーンエア供給ライン１１５により接続されており、後述する制御部２００からの指示に従ってクリーンエア発生装置１１６は、クリーンエア供給ライン１１５、給気口１０５を介してクリーンエア供給室１０２にクリーンエアを供給する。

製造装置１００は、さらに反応容器１０１の天井１０１ｃおよび底部１０１ｄに設けられたスピンドル機構１０６を備える。スピンドル機構１０６は出発母材としてのターゲット１０７の両端に接続されている支持部材１０８を把持している１対のチャック１０９に結合される。該スピンドル機構１０６は、後述の制御部２００からの指示に従ってターゲット１０７を長手方向Ｌに往復移動させ、かつ、ターゲット１０７の長手方向を回転軸として回転方向Ｒにターゲット１０７を回転させる。すなわち、スピンドル機構１０６は、ターゲット１０７の外周にスート１１０を堆積させるため、バーナ１０３に対してターゲット１０７を往復運動させ、かつターゲット１０７の軸中心にターゲット１０７を回転させるための構成である。

製造装置１００は、反応容器１０１の内部でターゲット１０７を該長手方向に沿って往復移動させながら、回転するターゲット１０７の外周にスートとなるガラス微粒子を含む火炎１１１をバーナ１０３から放出させる。その結果、ターゲット１０７の外周に、バーナ１０３で合成されたガラス微粒子が堆積して、スート１１０が形成される。
バーナ１０３には、燃焼ガス供給ライン１１２ａを介して、燃焼ガス供給装置１１４ａから燃焼ガスが供給され、またガラス原料ガス供給ライン１１２ｂを介してガラス原料ガス供給装置１１４ｂからガラス原料ガス（燃焼による加水分解によりガラス微粒子となるガス）が供給される。燃焼ガス供給装置１１４ａは、後述の制御部２００からの指示に従い独立に流量制御された燃焼ガス、たとえば、水素（Ｈ_２）、酸素（Ｏ_２）の少なくとも一方をバーナ１０３に供給する。また、ガラス原料ガス供給装置１１４ｂは、後述の制御部２００からの指示に従い、光ファイバ母材合成の原料として、流量制御されたガラス原料ガス(例えば、ＳｉＣｌ_４)をバーナ１０３に供給する。

バーナ１０３は、後述の制御部２００からの指示に従い、燃焼ガス供給装置１１４ａから供給される燃焼ガスにより火炎を形成し、ガラス原料ガス供給装置１１４ｂから供給されるガラス原料ガスを火炎内で加水分解してガラス微粒子を形成し、これらを含む火炎１１１をターゲット１０７に吹きつけて、ガラス微粒子を堆積させスート１１０を形成する。

また、反応容器１０１内、およびクリーンエア供給室１０２には、該クリーンエア供給室１０２から排気機構１０４に向うクリーンエアの風速を調節するための部材であるフローガイド１１３が設けられている。本実施形態では、反応容器１０１、クリーンエア供給室１０２や排気機構１０４の構造など、製造装置１００の構造、形状に応じてフローガイド１１３の形状、配置位置などを設計することにより、反応容器１００内において、重力方向の風速を所望の分布にすることができる。

なお、本実施形態では、浮遊しているガラス微粒子の排気およびターゲットへの剥離屑の付着を低減するためのガスとして、クリーンエア（清浄化された空気）を用いているが、これに限定されない。本発明では、ガラス原料ガスや燃焼ガスといったガラス微粒子を形成するためのガスとは別個にガスを供給して、スート形成に影響せず、かつターゲットへのスート形成に寄与せずに余剰に浮遊しているガラス微粒子を排気口へとガイドすることが重要であり、該機能を果たすことができれば、いずれのガスを用いても良い。すなわち、例えば窒素など、反応容器１０１内に存在するガラス微粒子やスート１１０と反応しないガスであれば、いずれのガスを用いても良い。また、本実施形態のように、バーナ１０３からガラス原料ガスが供給される場合は、該要件に加えて、バーナからの火炎中でガラス原料ガスと反応しないガスであれば、いずれのガスを用いても良い。

本実施形態では、一例として、排気口１０４ａの大きさ（反応容器１００内における重力方向の径（以下、“重力方向径”とも呼ぶ））、排気機構１０４の排気量の制御、およびフローガイド１１３の配置により、クリーンエアの風速分布を制御している。すなわち、本実施形態では、図３に示すように排気口１０４ａの重力方向径を大きくしているので（例えば、重力方向径をターゲット１０７の長手方向よりも長くしているので）、排気機構１０４の排気量を適切に調節することにより、クリーンエア供給室１０２から反応容器１０１に供給されたクリーンエアを、反応容器１００の重力方向の中心付近のみならず、反応容器の天井側（天井１０１ｃ付近）および底部側（底部１０１ｄ付近）においてもクリーンエアの流れを確立することができる。このとき、フローガイド１１３を適切に設けることによって、反応容器１０１内の重力方向における風速分布をより良好に形成することができる。
なお、本実施形態では、バーナ１０３から遠い方のフローガイド１１３としては、例えばポリカーボネートを用いれば良い。また、バーナ１０３に近い方のフローガイド１１３としては、例えば、アルミニウムに耐熱の黒塗装を施したものを用いれば良い。あるいは、ステンレス、またはチタンに耐熱の黒塗装を施したものを用いても良い。

なお、本発明では、反応容器１０１内の重力方向において、後述するような本発明に特徴的な風速分布を形成することが重要である。従って、該本発明に特徴的な風速分布を形成することができれば、本実施形態のように、排気口１０４ａの大きさ、排気機構１０４の排気量の制御、およびフローガイド１１３の配置による風速分布形成に限らず、該３者による任意の組み合わせ、あるいは排気機構１０４の排気量制御のみやフローガイド１１３の配置のみにより風速分布調整を行っても良いし、これら方法以外により風速分布調整を行っても良い。

上述の製造装置１００は、図４に示す制御部２００を内蔵することができる。また、該制御部を、インターフェースを介して接続するようにしても良い。
図４は、本実施形態に係る制御系の概略構成を示すブロック図である。
図４において、符号２００は装置１００全体を制御する制御手段としての制御部である。この制御部２００は、種々の演算、制御、判別などの処理動作を実行するＣＰＵ２０１、およびこのＣＰＵ２０１によって実行される様々な制御プログラムなどを格納するＲＯＭ２０２を有する。また、制御部２００は、ＣＰＵ２０１の処理動作中のデータや入力データなどを一時的に格納するＲＡＭ２０３、およびフラッシュメモリやＳＲＡＭ等の不揮発性メモリ２０４などを有する。

また、この制御部２００には、所定の指令あるいはデータなどを入力するキーボードあるいは各種スイッチなどを含む入力操作部２０５、製造装置１００の入力・設定状態などをはじめとする種々の表示を行う表示部２０６（例えば、ディスプレイ）が接続されている。また、制御部２００には、クリーンエア発生装置１１６、スピンドル機構１０６、燃焼ガス供給装置１１４ａ、ガラス原料ガス供給装置１１４ｂ、排気機構１０４、およびバーナ１０３がそれぞれ、駆動回路２０７ａ〜２０７ｆを介して接続されている。

このような構成において、本実施形態は、特に反応容器１０１の天井１０１ｃおよび底部１０１ｄへのガラス微粒子の付着を低減すること、および天井１０１ｃおよび底部１０１ｄから発生した剥離屑のスート１１０への付着を低減することの双方を実現することに指向しており、該指向の下、反応容器１０１の重力方向における、所定の上段の位置、所定の中段の位置、および所定の下段の位置において適切なクリーンエアの風速分布を形成することを特徴としている。すなわち、天井１０１ｃおよび底部１０１ｄへのガラス微粒子の付着の低減、および天井１０１ｃおよび底部１０１ｄから発生した剥離屑のスート１１０への付着の低減の双方の効果を奏するように、反応容器１０１内の上部（上記上段の位置およびその近傍）、中部（上記中段の位置およびその近傍）、および下部（上記下段の位置およびその近傍）におけるクリーンエアの風速分布を形成する。

なお、本明細書において、「反応容器１０１の重力方向における上段の位置（以下、単に“上段”と呼ぶこともある）」とは、天井１０１ｃから底部１０１ｄに向った方向における、該天井１０１ｃからの、天井１０１ｃと底部１０１ｄとの間の距離の１０％の位置を指し、「反応容器１０１の重力方向における下段の位置（以下、単に“下段”と呼ぶこともある）」とは、底部１０１ｄから天井１０１ｃに向った方向における、底部１０１ｄからの、重力方向における天井１０１ｃと底部１０１ｄとの間の距離の１０％の位置を指す。また、「反応容器１０１の重力方向における中段の位置（以下、単に“中段”と呼ぶこともある）」とは、重力方向における天井１０１ｃと底部１０１ｄとの中間の位置を指す。

通常は、反応容器１０１の中段に、ターゲット１０７の一部が位置するようにターゲット１０７が配置される。従って、バーナ１０３も中段付近に配置されることが多く、ガラス微粒子を含む火炎１１１も中段付近に吹き出されることが多い。従って、浮遊している余剰のガラス微粒子も中段付近に多く存在することになる。そこで、本実施形態では、重力方向の風速分布において、中段のクリーンエアの風速を０．８ｍ／ｓ以上とし、中段における風速が最も強くなるようにクリーンエアの風速を設定する。

さらに、本実施形態では、天井１０１ｃおよび底部１０１ｄの双方に浮遊している余剰のガラス微粒子が付着することを低減するために、反応容器１０１内の重力方向上側、および該重力方向下側の双方においても所定の風速によるクリーンエアの流れが形成されるように、重力方向において風速分布を形成することを技術思想の一つとしている。該技術思想を実現するために、本実施形態では、１≦ａ（ａ：クリーンエアの中段での風速／クリーンエアの下段での風速および上段での風速のうち大きい方の風速）≦１０、かつ１≦ｂ（ｂ：クリーンエアの中段での風速／クリーンエアの下段での風速および上段での風速のうち小さい方の風速）≦１０を満たすように、上段、中段、下段のクリーンエアの風速を設定する。

このように、反応容器１０１内の重力方向において、クリーンエアについて、中段の風速を最も強くし、上段および下段の風速を中段の風速以下の所定の範囲に設定し、かつ中段の風速を０．８ｍ／ｓ以上と設定することにより以下の効果を得ることができる。
すなわち、通常用いられる中段にターゲット１０７の一部が位置する形態においては、浮遊している余剰のガラス微粒子が最も多く存在している領域（例えば、中段から上下１０％以内の領域等）の風速が最も大きく設定され、かつ０．８ｍ／ｓ以上に設定されているので、該領域において給気口１０５から排気口１０４ａに向うクリーンエアの流れを最も強く、かつ浮遊している余剰のガラス微粒子を十分に排気できるほどの流れを形成することができる。従って、最も多く浮遊している余剰のガラス微粒子が存在する中段においても、浮遊している余剰のガラス微粒子を良好に排気口１０４ａへと送ることができる。
さらに、１≦ａ≦１０、１≦ｂ≦１０を満たすようにクリーンエアの下段、上段の風速を設定することにより、上段、および下段においては、中段以下の適切な風速のクリーンエアの流れを形成することができ、天井１０１ｃおよび底部１０１ｄ側に飛散する余剰なガラス微粒子を該クリーンエアの流れによって、排気口１０４ａへとガイドすることができる。すなわち、上段、下段において適切なクリーンエアの流れが確立されているので、上段と天井１０１ｃとの間の領域、および下段と底部１０１ｄとの間の領域においてもクリーンエアの流れを確立することができ、天井１０１ｃおよび底部１０１ｄ付近におけるガラス微粒子の浮遊を低減することができ、該ガラス微粒子による天井１０１ｃおよび底部１０１ｄへの付着を低減することができる。さらに、仮に天井１０１ｃおよび底部１０１ｄにガラス微粒子が付着してしまい、該付着したガラス微粒子が剥がれたとしても（すなわち、剥離屑が発生しても）、上段および下段、さらには上段と天井１０１ｃとの間および下段と底部１０１ｄとの間において上記クリーンエアの流れが形成されているので、上記発生した剥離屑は、該クリーンエアの流れに乗って排気口１０４ａへと送られることになる。従って、ターゲット１０７はクリーンエアの気流の中に位置することになり、剥離屑が発生しても該剥離屑のターゲット１０７への付着を低減することができる。

また、中段にターゲット１０７の一部が位置しないような形態であっても、反応容器１０１内の重力方向において、中段が最も風速が大きく、上段、下段が中段以下の適切な風速になるように風速分布が形成されているので、天井１０１ｃおよび底部１０１ｄ付近においてクリーンエアの流れが形成されていることには変わりが無く、天井１０１ｃおよび底部１０１ｄ付近に浮遊しているガラス微粒子を低減することができ、さらには、剥離屑が発生しても、上記天井１０１ｃおよび底部１０１ｄ付近のクリーンエアの流れにより、ターゲット１０７への付着を低減することができる。

なお、ａ（クリーンエアの中段での風速／クリーンエアの下段での風速および上段での風速のうち大きい方の風速）、ｂ（クリーンエアの中段での風速／クリーンエアの下段での風速および上段での風速のうち小さい方の風速）のそれぞれは、その値が大き過ぎると、ターゲット１０７に形成されたスート１１０の長手において密度分布ができやすくなる。密度分布が生じるとプリフォームでの長手の外径が大きくなり、線引きでの劣化の原因になるため、ガラス化での調整が必要となる。更には、ａ、ｂがさらに大きくなると大きな密度差が生じ、スート１１０の長手方向の特性にも影響を及ぼし、不良の原因となる。従って、ａ、ｂは、大き過ぎないこと（中段と、上段、下段との風速の差が大きすぎないこと）が好ましい。すなわち、ａ、ｂが１０以上であると、スート１１０の長手方向において予想以上の密度差が生じてしまい、ガラス化時の歪でクラック等の発生が懸念され、プリフォーム形成が難しくなる。従って、ａ≦１０、ｂ≦１０が好ましい。また、ａ、ｂが５以上の場合は、スート１１０の長手方向の特性も影響が出てくる可能性が有り、素線の一部で不良が発生する可能性がある。従って、ａ≦５、ｂ≦５であることはさらに好ましい。
さらに、剥離屑の発生低減を考慮すると、天井１０１ｃおよび底部１０１ｄに堆積してしまったガラス微粒子が、天井１０１ｃおよび底部付近１０１ｄ付近を流れるクリーンエアによって舞わせないようにすることが好ましく、このために、上段および下段の風速を抑えることが望ましい。このように、天井１０１ｃおよび底部付近１０１ｄに堆積してしまったガラス微粒子（付着物）をなるべく舞わせないようにすることを考慮すると、上段および下段の風速をせいぜい中段の風速にすることが好ましい。すなわち、１≦ａ、１≦ｂであることが好ましい。
以上のことを考慮すると、１≦ａ≦１０、１≦ｂ≦１０を満たすことが好ましく、１≦ａ≦５、１≦ｂ≦５を満たすことがさらに好ましいのである。

次に、本実施形態に係る光ファイバ母材としてのスートの製造方法について説明する。
本実施形態では、スート形成工程に先立って、上段、中段、および下段のクリーンエアの風速が、中段の風速が０．８ｍ／ｓ以上であり、かつ１≦ａ≦１０、１≦ｂ≦１０を満たすような適切な風速になるようなパラメータ（ここでは、クリーンエア発生装置１１６からクリーンエア供給室１０２に供給されるクリーエアの供給量、および排気機構１０４の排気量）を予め求める測定工程を行う。

まずは、通常の製造方法により、例えば、コアおよびクラッドを備えるターゲット１０７を製造し、反応容器１０１内に設けられたチャック１０９に該ターゲット１０７を取り付ける。

＜測定工程＞
次いで、図３における位置α（上段に対応し、“上段α”とも呼ぶ）、位置β（中段に対応し、“中段β”とも呼ぶ）、および下段γ（下段に対応し、“下段γ”とも呼ぶ）にそれぞれ風速計を設置する。なお、本明細書では、上段αに設置される風速計を上段風速計と呼び、中段βに設置される風速計を中段風速計と呼び、下段γに設置される風速計を下段風速計と呼ぶことにする。本実施形態では、上記上段風速計、中段風速計、および下段風速計の計測結果を表示部２０６に表示するように構成されている。

次いで、入力操作部２０５を介してユーザが風速測定指示を入力すると、該入力された風速測定指示に基づいて制御部２００は、所定量のクリーンエアが供給されるようにクリーンエア発生装置１１６を制御し、かつ所定量の排気量となるように排気機構１０４を制御する。これにより、反応容器１０１内にクリーンエアの流れが確立し、上段風速計、中段風速計、および下段風速計にて、上段α、中段β、下段γのそれぞれにおけるクリーンエアの風速を測定する。該測定結果は、表示部２０６に表示される。

表示部２０６に表示された測定結果が、クリーンエアの中段の風速が０．８ｍ／ｓ以上の所望の値であり、１≦ａ≦１０、１≦ｂ≦１０の所望の関係を満たしていれば、その旨をユーザが入力操作部２０５を介して入力し、制御部２００は、現在のクリーンエア発生装置からのクリーンエアの供給量、および排気機構１０４の排気量を設定値としてＲＡＭ２０３に格納する。

一方、表示部２０６に表示された測定結果が、クリーンエアの中段の風速が０．８ｍ／ｓ以上の所望の値ではない、および／または１≦ａ≦１０、１≦ｂ≦１０の所望の関係を満たさない場合は、ユーザは入力操作部２０５を介してクリーンエアの供給量および排気量の少なくとも一方を調節する入力を行い、該入力に従って、制御部２００は、上記クリーンエアの供給量および排気量の少なくとも一方の調節を行う。このようにして、調節されたクリーンエアの供給量および排気量により、再度風速測定を行い、測定結果がクリーンエアの中段の風速が０．８ｍ／ｓ以上の所望の値であり、１≦ａ≦１０、１≦ｂ≦１０の所望の関係を満たすまで、上記調節を繰り返す。調節後の測定結果が、クリーンエアの中段の風速が０．８ｍ／ｓ以上の所望の値であり、１≦ａ≦１０、１≦ｂ≦１０の所望の関係を満たしていれば、その旨をユーザが入力操作部２０５を介して入力し、制御部２００は、調節後のクリーンエア発生装置からのクリーンエアの供給量、および排気機構１０４の排気量を設定値としてＲＡＭ２０３に格納する。

上述のように、クリーンエアに対する、上段、中段、および下段の適切な風速を実現するための条件出しが終了すると、反応容器１０１内に設けられた上段風速計、中段風速計、および下段風速計を取り外し、スート形成工程に移行する。

＜スート形成工程＞
スート形成動工程においては、制御部２００は、上記予め条件出しにより求められた、ＲＡＭ２０３に格納されたクリーンエアの供給量、および排気量を読み出し、該読み出された値にて動作するようにクリーンエア発生装置１１６および排気機構１０４を動作させる。これにより、スート形成時において、クリーンエアの中段の風速が０．８ｍ／ｓ以上の所望の値であり、かつ１≦ａ≦１０、１≦ｂ≦１０を満たすクリーンエアの風速分布を、反応容器１０１内の重力方向において形成することができる。さらに、制御部２００は、燃焼ガス供給装置１１４ａおよびガラス原料ガス供給装置１１４ｂを制御して、バーナ１０３に燃焼ガスおよびガラス原料ガスを供給すると共に、バーナ１０３を制御して火炎を放出し、スートとなるガラス微粒子を含む火炎１１１をバーナ１０３から放出させる。このとき、制御部２００によりスピンドル機構１０６を駆動して、ターゲット１０７を回転方向Ｒに回転させ、かつ長手方向Ｌに沿って移動させることにより、排気口１０４ａに向うクリーンエアの流れを形成しながら、ターゲット１０７の表面に、スート１１０が形成される。

なお、本実施形態では、測定工程において適切な速度分布が形成されるパラメータ（ここでは、クリーンエアの供給量、および排気量）をＲＡＭ２０３に格納しているが、不揮発性メモリ２０４に格納しても良い。このように、不揮発性メモリ２０４に格納しておけば、次回のスート形成においても、格納されたパラメータに対応する製造装置１００の構成（例えば、フローガイド１１３の形状、配置など）を変えない限り、上記適切なクリーンエアの速度分布を実現することができる。従って、製造装置１００の構成を変えないのであれば、スート形成毎に測定工程を行う必要が無くなる。

また、本実施形態では、測定工程終了後に上段風速計、中段風速計、および下段風速計をそれぞれ取り外してスート形成工程を行っているが、上記各風速計を設置したままでスート形成工程を行っても良い。この場合、スート形成工程においても常に上段α、中段β、および下段γにおけるクリーンエアの風速を確認することができ、さらに各風速を所望に応じて調節することができる。

さらに、製造装置１００の所定の構成（例えば、所定のフローガイドの設置状況）に対して、排気量とクリーンエアの供給量とを変化させた場合の、クリーンエアの上段、中段、下段の風速の関係を予め測定しておき、該測定結果をテーブル化して、該テーブルをＲＯＭ２０２、または不揮発性メモリ２０４に保持させるようにしても良い。この場合は、ユーザが入力操作部２０５を介して、クリーンエアの中段の風速が０．８ｍ／ｓ以上であり、かつ１≦ａ≦１０、１≦ｂ≦１０を満たすような、所望の各風速（上段、中段、下段の風速）を入力すると、制御部２００は、ＲＯＭ２０２、または不揮発性メモリ２０４に保持されたテーブルを参照して、入力された上段、中段、下段の風速に対応する、クリーンエアの供給量および排気量を抽出し、スート形成工程において、該抽出されたクリーンエアの供給量および排気量が実現されるようにクリーンエア発生装置１１６および排気機構１０４を制御すれば良い。

（実施例）
以下、本発明の実施例を説明する。
本実施例１−１〜２−４、および比較例１〜３では、製造条件を以下のようにした。
ターゲット：コア部と少しのクラッド部とを有する、直径５０ｍｍ程度、全長２５００ｍｍ程度の円柱。構成原料としては、コア部は主にＳｉＯ_２であり、クラッド部はコア部にＧｅをドープ
燃焼ガス：酸素、水素
ガラス原料：ＳｉＣｌ_４
クリーンエア：フィルターを通し、粉塵等を除去した大気
なお、実施例１−１、１−２は図２、３の製造装置１００においてフローガイド１１３を設置しない場合の実施例であり、実施例２−１〜２−４は図２、３の製造装置１００においてフローガイド１１３を設置した場合の実施例である。また、比較例１〜３においてもフローガイド１１３を設置していない。

実施例１−１〜２−４のそれぞれにおいて、クリーンエアの上段、中段、および下段の風速、およびａ、ｂをそれぞれ下記表１に示す値でスート形成工程を行った。同様に、比較例１〜３のそれぞれにおいて、クリーンエアの上段、中段、および下段の風速、およびａ、ｂをそれぞれ下記表２に示す値でスート形成工程を行った。

表１、２から分かるように、本実施例１−１〜２−４は、比較例１〜３に比べて、ブツの発生率（スートを５０本製造したうちのブツが発生したスートの割合）を低減することができる。特に、フローガイド１１３を設けた実施例２−１〜２−４においては、スートを５０本製造した際のブツの発生率をゼロにすることができた。また、フローガイド１１３を設けない実施例１−１、１−２においても、ブツの発生率を低減することができた。
なお、本明細書において、「ブツ」とは、余剰のガラス微粒子や剥離屑がターゲットに付着し、そこを起点として成長して形成された外観異常部である。

一方、クリーンエアの中段の風速が０．８ｍ／ｓよりも小さくかつ、ａ＜１、ｂ＜１である比較例１〜３においては、ブツの発生率が８％以上と高い値となった。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、ターゲット１０７の長手方向が反応容器１０１の重力方向と平行になるようにターゲット１０７を配置する製造装置（縦型の製造装置）について説明したが、ターゲット１０７の長手方向が反応容器１０１の重力方向と垂直になるようにターゲット１０７を配置する製造装置（横型の製造装置）であっても、本発明を適用することができる。

図５は、本実施形態に係る縦型の光ファイバ母材の製造装置の上面図であり、図６は、図５のＡ−Ａ’線矢視断面図である。
本実施形態では、製造装置１００は横型であるので、反応容器１０１の側壁１０１ｅおよび該側壁１０１ｅと対向する側壁１０１ｆにスピンドル機構１０６が設けられている。従って、本実施形態では、反応容器１０１の重力方向と垂直な方向（水平方向）にターゲット１０７を移動させながら、該ターゲット１０７にスート１１０を形成する。

本実施形態においても、中段（例えば、位置β）でのクリーンエアの風速を０．８ｍ／ｓ以上とし、１≦ａ≦１０、１≦ｂ≦１０を満たすように上段（例えば、位置α）および下段（例えば、位置γ）でのクリーンエアの風速を設定している。従って、火炎１１１によりターゲット１０７に吹き付けられたガラス微粒子のうちターゲット１０７に付着しなかった余剰のガラス微粒子を、０．８ｍ／ｓ以上の風速のクリーンエアで排気口１０４ａ側に吹き飛ばす。このとき、中段に形成されたクリーンエアの流れにより浮遊している余剰のガラス微粒子を完全に排気口１０４ａに送ることは困難であるので、該余剰のガラス微粒子は天井１０１ｃおよび底部１０１ｄ側に拡散するが、本発明に特徴的である重力方向の風速分布により、上段および下段、さらには天井１０１ｃ付近および底部１０１ｄ付近にもクリーンエアの流れが形成されている。従って、上記天井１０１ｃおよび底部１０１ｄ側に拡散したガラス微粒子は、天井側および底部側のクリーンエアの流れに乗り排気口１０４ａへとガイドされ、該ガラス微粒子の天井１０１ｃおよび底部１０１ｄへの付着を低減することができる。さらには、天井１０１ｃや底部１０１ｄから上記剥離屑が発生したとしても、天井１０１ｃ付近および底部１０１ｄ付近に適切にクリーンエアの流れが形成されているので、剥離屑も該流れに乗り排気口１０４ａへと送られるので、ターゲット１０７に付着する剥離屑も低減することができる。

（第３の実施形態）
第１および第２の実施形態では、縦型および横型の製造装置において、バーナ１０３を固定し、ターゲット１０７を移動させてスートを形成する形態について説明したが、この形態に限定されない。例えば、ターゲット１０７を固定し、バーナ１０３をターゲット１０７の長手方向に沿って移動させながらスートを形成する形態であっても良い。さらには、ターゲット１０７およびバーナ１０３の双方を移動させる形態であっても良い。すなわち、本発明の一実施形態では、スート形成時において、ターゲット１０７およびバーナ１０３を相対的に移動させてターゲット１０７のスート形成領域の全域にバーナ１０３からの火炎１１１を作用させる。
ただし、本発明では、ターゲット１０７およびバーナ１０３を相対的に移動させることが本質ではなく、バーナ１０３から放出されるガラス微粒子を含む火炎１１１の作用により、ターゲット１０７のスート形成領域にスート１１０を形成することが重要である。従って、ターゲット１０７に適切にスート１１０を形成できれば、例えば、ターゲット１０７およびバーナ１０３を相対移動させず、バーナ１０３をターゲット１０７の長手方向に沿って複数個設ける形態などいずれの形態を採用しても良い。

１００製造装置
１０１反応容器
１０１ｃ天井
１０１ｄ底部
１０２クリーンエア供給室
１０３バーナ
１０４排気機構
１０４ａ排気口
１０５給気口
１０６スピンドル機構
１０７ターゲット
１１０スート
１１３フローガイド

Claims

反応容器内に配置された出発母材にガラス微粒子を供給して該出発母材に前記ガラス微粒子を堆積させる光ファイバ母材の製造方法であって、
前記反応容器の天井および底部以外の側壁に設けられた排気口と、前記ガラス微粒子の供給部との間に前記出発母材を配置する工程と、
前記反応容器内に前記ガラス微粒子と反応しない所定のガスを導入し、前記排気口に向う該所定のガスの流れを形成しながら、前記出発母材にガラス微粒子を供給して該出発母材に該ガラス微粒子を堆積させる工程とを有し、
前記堆積させる工程では、
前記反応容器の天井から該反応容器の底部に向った方向における、該天井からの、該天井と前記反応容器の底部との間の距離の１０％の位置を上段の位置とし、前記底部から前記天井に向った方向における、該底部からの、前記距離の１０％の位置を下段の位置とし、前記重力方向における、前記天井と前記底部との中間の位置を中段の位置とすると、
前記中段の位置における前記所定のガスの風速を０．８ｍ／ｓ以上とし、かつ１≦（前記所定のガスの前記中段の位置での風速／前記所定のガスの前記下段の位置での風速および前記上段の位置での風速のうち大きい方の風速）≦１０、かつ１≦（前記所定のガスの前記中段の位置での風速／前記所定のガスの前記下段の位置での風速および前記上段の位置での風速のうち小さい方の風速）≦１０を満たすように、前記上段の位置、前記中段の位置、および前記下段の位置での前記所定のガスの風速が設定されていることを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
前記反応容器には、前記所定のガスを導入するための導入口が設けられており、
前記出発母材は、前記導入口と前記排気口との間に設けられることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ母材の製造方法。
前記反応容器内には、前記所定のガスの風速を調節するための部材が設けられており、
前記部材の形状および配置位置の少なくとも一方により、前記所定のガスの、前記上段の位置、前記中段の位置、および前記下段の位置での風速を調節することを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ母材の製造方法。