JPH0543255A - ガラス母材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 気相合成法により出発材にガラス微粒子堆積
体を形成するガラス母材の製造方法を改良する。 【構成】 ＶＡＤ法、ＯＶＤ法等の気相合成により出発
ロッドの先端又は外周にガラス微粒子堆積体を合成する
にあたり、回転及びトラバース機構を有するチャックに
把持された支持棒の先端の嵌合部を中心軸を通り中心軸
に直行する貫通穴を有するパイプ状とし、同様の貫通穴
を有する出発ロッドを挿入して両者の貫通穴に耐熱性ピ
ンを貫通させて出発ロッド及び合成されるガラス母材の
重量を支持すると共に、該嵌合部に該貫通穴を挟んで中
心軸方向の２断面に嵌合部中心軸に向かってネジ穴を設
け、該ネジ穴から耐熱性ネジをネジ込んで出発ロッドを
固定して合成することにより、大型のガラス母材の重量
を支持し、且つ合成中の母材のガタツキやふれまわりを
防止できて、外径変動や偏心が低減された良好なガラス
母材を製造できる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＶＡＤ法（気相軸付
法）あるいはＯＶＤ法（外付法）などの気相合成法によ
りガラス微粒子堆積体を合成し、熱処理することにより
透明ガラス母材を得る方法に関し、特に光ファイバ用プ
リフォームなどの高品質ガラス母材の製造方法に適する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、高品質のガラス母材を合成する方
法として、図２に示すような方法がある。出発ロッド１
１を回転機構を有するチャック１２に把持された支持棒
１３にセットし、これを回転する。この出発ロッド１１
の先端に、ガラス微粒子合成用バーナ１４により生成さ
れたガラス微粒子を堆積させ、ガラス微粒子の堆積に合
わせてチャック１２をガラス微粒子合成用バーナ１４と
相対的にトラバースすることにより、ガラス微粒子堆積
体１５を軸方向に成長させる。所定の長さまで、引き上
げた後、バーナへのガラス原料ガス、燃焼ガスの供給を
ストップし、合成を終了する。

【０００３】あるいは図３に示すように、回転する出発
ロッド１６の外周に、ガラス微粒子堆積体１５を合成す
る方法も用いられる。この方法では、出発ロッドとして
石英製のロッド、パイプ、屈折率が２重構造を有し、導
波構造を有する光ファイバ用中間プリフォームあるいは
耐熱性ダミーロッド等が用いられ、パイプ母材を製造す
る場合には、出発ロッド１６を引き抜き、中実のガラス
母材を得る場合には、そのまま高温熱処理することによ
り、透明ガラス母材を得る。

【０００４】このような方法では、支持棒１２に出発ロ
ッド１１を把持する際、図４に示す如く、パイプ状の支
持棒嵌合部に出発ロッドを挿入し、支持棒嵌合部２０お
よび出発ロッド１１に中心軸を貫通するように開孔され
た貫通穴１７，１８を合わせ、耐熱性ピン１９を挿入す
ることにより、出発ロッド１１の重量を支持棒嵌合部２
０に支持させるのが一般的である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来、支持棒、出発ロ
ッドとしては、耐熱性材料、特に石英ガラスが用いられ
るのが一般的である。石英ガラスまたはセラミックスの
場合、加工精度は金属ほどを期待することができず、出
発ロッドと支持棒嵌合部との間には有る程度のクリアラ
ンスが生じるのは避けられない。特に石英製の出発ロッ
ドは、透明ガラス化時の高温炉内で熱変形する場合が多
く、あまりクリアランスを小さくすると出発ロッドの繰
り返し使用が難しくなるため、嵌合部のクリアランスに
は制限がある。

【０００６】このクリアランスが大きくなると、出発ロ
ッドは支持棒を会して回転されたとき、ふれまわり、あ
るいはガタツキを生じてしまう。出発ロッドがガタツキ
を生じた場合、製造するガラス微粒子堆積体は中心軸が
固定されないため、外径変動を生じ、均一径のものを得
ることができない。また、ふれまわった場合には、出発
ロッドの外周にガラス微粒子堆積体を合成する際、出発
ロッドが母材中心から偏心した形となり、パイプおよび
光ファイバプリフォームとして使用する際、内孔および
コアの偏心となり問題となった。

【０００７】上記問題を防ぐ目的で特開平２−１１６６
４０号公報には、出発ロッドの頭部を出発ロッドより太
径とし、この頭部を嵌合する構造の支持方法において、
ネジ止めする方法が提示されている。ピンによる支持方
式についても同様の方法を試みたが、ネジの位置により
当初は固定さていても、ガラス微粒子堆積体合成時に再
びガタを生じたり、ふれまわりが大きくなったりする問
題が発生した。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
の本発明の手段は、回転およびトラバース機能を有する
チャックに把持された支持棒の先端の嵌合部に、出発ロ
ッドを嵌合し、該出発ロッドを回転させ、気相合成法に
より合成したガラス微粒子を上記出発ロッド先端あるい
は外周に堆積させ、ガラス微粒子の堆積に合わせて上記
支持棒および出発ロッドをトラバースさせることにより
ガラス微粒子堆積体を回転軸方向に合成し、その後該ガ
ラス微粒子堆積体を熱処理し、透明ガラス母材を製造す
る方法において、支持棒先端の嵌合部を中心軸を通り、
中心軸に直交する貫通穴を有するパイプ状とし、該パイ
プ内に嵌合部と同様の貫通穴を有する出発ロッドを挿入
し、両者の貫通穴に耐熱性のピンを貫通させることによ
り出発ロッド及び合成する母材の重量を支持し、且つ該
嵌合部に貫通穴をはさんで嵌合部中心軸方向の少なくと
も２断面に嵌合部中心軸に向かってネジ穴を設け、該ネ
ジ穴から耐熱性ネジをネジこむことにより上記出発ロッ
ドを固定することを特徴とするものである。上記ネジの
材質としては、石英、カーボン、カーボン繊維の成形
体、カーボン繊維との複合体あるいはＳｉＣ、熱分解カ
ーボン、ガラス状カーボンなどのコーティングを施した
カーボン等が特に好ましく、ネジ穴は１断面に２個設け
られ、貫通穴の両側にそれぞれ５０〜７０°の角度で設
けられていることが特に好ましい。

【０００９】

【作用】本発明の構成を図１の（ａ），（ｂ）に示す。
支持棒１の先端には嵌合部２が設けられていて、出発ロ
ッド３が挿入されるようにパイプ状となっており、中心
軸を通り中心軸と直交する方向に貫通穴４が設けられて
いる。一方、出発ロッド３にも同様に貫通穴５が開孔さ
れており、出発ロッドを嵌合部に挿入後、これらの貫通
穴を合わせてピン６を挿入する。これにより出発ロッド
３の重量及びガラス微粒子堆積体（透明化する場合には
透明ガラス母材）等の合成される母材の重量が支持され
る。次に嵌合部２には貫通穴４を挟んで中心軸方向２断
面にそれぞれネジ穴７が、各断面に２個ずつ設けられて
いる。このネジ穴７は、それぞれの断面において、貫通
穴の両側に角度θが５０〜７０°になるように設けられ
ており、このネジ穴７を用いて図示のようにネジ８によ
り、出発ロッド３が固定される構成となっている。

【００１０】本発明に用いるネジの材質は、耐熱、耐食
性および石英の熱膨張率との関係から、石英、カーボン
あるいはカーボン繊維が主として用いられる。こうした
脆性材料の場合、強い力で締めすぎると破壊を起こすた
め、締めつけ力に限界がある。このため１本のネジで固
定した場合には、自ずと固定する力に限界が生じ、且つ
円柱状の出発ロッドを固定するため、固定面が点接触と
なり、何らかの振動、力が加わると、締め付け位置がず
れてしまい完全に固定することはできない。

【００１１】そこで次のステップとして、１断面２本の
ネジで止めることを検討した。２本でも２本のネジの角
度が１８０°に開いていた場合には１本と殆ど同様に不
安定な状況となり、やはり途中でガタが生じてしまっ
た。また、あまり角度が小さすぎても１本の場合と同じ
となり２本の効果が得られないことが判明した。種々検
討の結果、ピンの角度が１００°〜１４０°（図１のθ
が５０〜７０°）の間が最良であることを見いだした。

【００１２】ところが、ピンによって出発ロッドの動き
に制限が加えられているため、１断面の２本のネジで締
めただけでは、ピンによって出発ロッドが引っかかる場
合があり、当初、固定されたと見えたものでも、ガラス
微粒子堆積体の合成中にゆるんでしまう場合が生じた。
特にガラス微粒子堆積体の重量が増加してくるとピンの
貫通部にかかるモーメントが大きくなり、ズレやすくな
ることがわかった。

【００１３】そこで、本発明ではピン貫通穴をはさんで
中心軸方向の２断面にネジを設け、且つ出発ロッドを嵌
合内壁にしっかり押しつける目的で、１断面のネジ位置
をピン貫通穴の両側に設ける構成とした。更にピンを設
ける角度として適切な角度を見いだした。この構成によ
れば、出発ロッドはピンの中心方向に押されるため、ピ
ンにひっかかることなく、嵌合内壁に固定され、且つピ
ンの上下の２断面で固定されるため、モーメントがかか
ってもピンが緩むことはない。本発明はパイプ状の嵌合
部に出発ロッドを挿入し、ピンにより重量を支持する支
持方式に極めて有効である。

【００１４】

【実施例】図１に示される構成の嵌合構造において、図
３に示す出発ロッド外周へのガラス微粒子堆積体の製造
を行った。支持棒１および出発ロッドは石英製ロッドと
し、出発ロッドは中心部に周辺部より屈折率の高いコア
を有し、クラッド／コア外径比が５倍の光ファイバ用中
間プリフォームを得た。嵌合部はセラミック製のピンで
重量支持を行い、カーボン製ネジで固定した。カーボン
製ネジは、ピン用の貫通穴の下方２０ｍｍおよび上方１
０ｍｍの２断面に設け、それぞれの断面内にピンの貫通
穴方向に対して、左右に６０°ずつズレた位置（ネジ相
互の交差角は１２０°）のものを用いた。この結果、出
発ロッドをセット後の、出発ロッドのガタツキおよびふ
れまわりは殆どなくなり、出発ロッド側面のふれは０．
１ｍｍ以内に抑えることができた。この状態でガラス微
粒子堆積体を出発ロッド外周に長さ６００ｍｍにわたっ
て合成した。外径は１２４ｍｍで全長にわたり外径変動
１ｍｍ以内の安定したものが得られた。最終的な全重量
は２．５ｋｇであったが、ガラス微粒子堆積体合成中ふ
れまわりが大きくなることはなかった。この出発ロッド
とガラス微粒子堆積体の複合体を、１６００℃の高温炉
で透明ガラス化した。この結果、φ５６ｍｍの透明なガ
ラス体を得た。このガラス体を線引し、１２５μｍの外
径を有する光ファイバ得た。その特性を調べたところ、
コア偏心は０．１μｍ以下の非常に良好なものであっ
た。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
出発ロッドの固定支持がガラス微粒子堆積体合成中にわ
たり維持されるので、出発ロッドのガタツキ、ふれまわ
りによりガラス微粒子堆積体の外径変動および偏心を抑
えることができ、良好なガラス母材を得ることができ
る。特にコアの偏心特性の良好な光ファイバ用プリフォ
ームの製造方法に適している。また、本発明は光ファイ
バ用プリフォームだけでなく、出発ロッドの外周にガラ
ス微粒子堆積体を合成し、その後出発ロッドを引き抜
き、透明ガラス化し、ガラスパイプを製造する方法で
も、外周、内周の同軸度の良好なパイプを製造すること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成中、嵌合部を示す図である。

【図２】気相合成法により出発ロッド先端にガラス微粒
子堆積体を合成する場合の基本的構成を示す概略図であ
る。

【図３】気相合成法により出発ロッド外周にガラス微粒
子堆積体を合成する場合の基本的構成を示す概略図であ
る。

【図４】 支持棒嵌合への出発ロッド取付けの従来法に
よる構成を示す概略説明図である。

【符号の説明】 １ 支持棒 ２ 嵌合部 ３ 出発ロッド ４ ピン用の貫通穴 ５ ピン用の貫通穴 ６ ピン ７ ネジ穴 ８ ネジ 11 出発ロッド 12 チャック 13 支持棒 14 ガラス微粒子合成用バーナ 15 ガラス微粒子堆積体 16 出発ロッド 17 ピン用の貫通穴 18 ピン用の貫通穴 19 ピン 20 嵌合部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 齋藤 眞秀 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 伊藤 真澄 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転およびトラバース機能を有するチャ
   ックに把持された支持棒の先端の嵌合部に、出発ロッド
   を嵌合し、該出発ロッドを回転させ、気相合成法により
   合成したガラス微粒子を上記出発ロッド先端あるいは外
   周に堆積させ、ガラス微粒子の堆積に合わせて上記支持
   棒および出発ロッドをトラバースさせることによりガラ
   ス微粒子堆積体を回転軸方向に合成し、その後該ガラス
   微粒子堆積体を熱処理し、透明ガラス母材を製造する方
   法において、支持棒先端の嵌合部を中心軸を通り、中心
   軸に直交する貫通穴を有するパイプ状とし、該パイプ内
   に嵌合部と同様の貫通穴を有する出発ロッドを挿入し、
   両者の貫通穴に耐熱性のピンを貫通させることにより出
   発ロッド及び合成する母材の重量を支持し、且つ該嵌合
   部に貫通穴をはさんで嵌合部中心軸方向の少なくとも２
   断面に嵌合部中心軸に向かってネジ穴を設け、該ネジ穴
   から耐熱性ネジをネジこむことにより上記出発ロッドを
   固定することを特徴とするガラス母材の製造方法。
2. 【請求項２】 出発ロッドを固定するネジが石英、カー
   ボン、カーボン繊維の成形体、カーボン繊維との複合体
   あるいはＳｉＣ、熱分解カーボン、ガラス状カーボンな
   どのコーティングを施したカーボンであることを特徴と
   する請求項１記載のガラス母材の製造方法。
3. 【請求項３】 上記ネジ穴を１断面につき２個設け、貫
   通穴の両側にそれぞれ５０〜７０°の角度で設けること
   を特徴とする請求項１または２記載のガラス母材の製造
   方法。