JPS59501064A - 光導波路用ファイバーが引き伸ばされる予備成形管を直線化および形成する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光導波路用ファイバーが引き伸ばされる予備成形管を直線化および形成する方法 及び装置技術分野 本発明は細長いガラス基体の直線化及び形成および直径の制御を行う方法と装置 とに関する。特に２本発明は一光導波路用フアイバーが引き伸ばされる予備成形 体をファイバーの両端の間に伸びている軸に沿って実質的に直線にし、かつ実質 的に一定の外径を有するようにする方法と装置とに関するものである。

発明の背景 通信において使用される先導波路用ファイバーを生産する幾つかの相異なった技 術がある。このような技術の一つは一般に円形断面積を有するガラス基体管を通 って反応物質と酸素の定常的に移動する流れを注入する工程を含んでいる。この 管は例えば二酸化ケイ素よりなり。

また反応物質はシリコンテトラクロライド（５ｉｌｉｃｏｎｔｅｌｒａｃｈｌｏ ｒｉｄｅ　）よりなるようにすることができる。又酸素流は完成された光導波路 用ファイバーに適切な或いは所望の屈折率を生ずるべくドーパントを運ぶ。基体 ガラスは管の外側を横切る移動高温帯域（ｍｏｖｉｎｇ　ｈｏｔｚｏｎｅ　）　 の内での反応温度にまで加熱され、その結果生じる反応により、管の内部壁土の 連続層に二酸化ケイ素と溶融したドパントとを生ずる。その結果成形された管は 予備成形管と称される。

ガラス基体管を加熱して堆積に利用するトーチ組立体は、同一発明者の米国特許 第４，２３１，７７７号において開示されている。回転可能に支持されたガラス 基体管開口を放射状に配列させた複数のノズルはキャリッジ上に取付けられ、か つ加熱されるべき管から予め設定された距離だけ離間しているハウジングのアー チ（弓）形表面に対して開口している。最初に、管の一端は旋盤の主軸台に支持 され、他端は心押し台に支持された排気管に溶接されている。可燃性カスは管が その長手方向の軸のまわりに回転可能に回り、またトーチ組立体がそれに沿って 移動され高温帯域（ｈｏｔ　ｚｏｎｅ　）を生ずるのでノズルを通って管の方向 に向けられる。温度プロフィールは管の表面上に沿って移動する高温帯域を横断 して生ずるものであり、したがって管の内側では所望の反応と堆積を行うのに十 分なピーク値を有している。また「ウェスタン・エレクトリック・エンジニア」 誌の１９８０年冬季号の３９ページに如才るエフ・ピー・パルタス氏とエム・ニ ー・セイファイ氏（Ｆ、　Ｐ、　Ｐａｒｔｕｓ　ａｎｄ　Ｍ、　Ａ、　５ａｉｆ ｉ　）　の論文［光導波路用予備成形体の製造」を再び参照されたい。

堆積（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　）モートの間、トーチキャリッジは、ドーパント がガラス管内に移動される旋盤の主軸台から気体の排気される心押し台までゆっ くりと移動する。主軸台から心押し白首での各通路の端において、トーチキャリ ッジは別のサイクルを開始するため主軸台へ迅速に戻る。ハウジングと、管に少 くとも隣接しているノズルの端部とは、例えば酸化又は還元によって、ノλウシ ングと通路を形成する材料の分解（ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ　）を実質的に阻止 するに十分な程度に壕で冷却される。この技術の一実施例において、高周波ブラ スマは、あるプロセス、即ち反応と堆積（例えば米国特許４，３３１．．４６２ 号参照のこと）を増大するべく管内に形成される。

堆積モートに続いて予備成形管を予備成形体（ｐｒｅｆｏｒｍ）と呼ばれる棒状 要素につぶし変形（ｃｏｌｌａｐｓｅ　）するべくコラプス（ｃｏｌｌａｐｓｅ 　）モートが使用される。これが光導波路用ファイバーがそこから引き伸ばされ る予備成形体である。ウェスターン・エレクトリック・エンジニア誌の上文に同 一記載の１９８０年冬季号の４９ページから始才るディ・エッチ・スミスカル氏 とディ・エル・マイヤース氏（Ｄ、　Ｈ，ＳｍｉｔＳｍｌｔｈ　ａｎｄ　Ｄ、　 Ｌ、　Ｍｙｅｒｓ　）の「光導波路用ファイバーの延伸法」々る論文を参照され たい。

上記説明した技術により製造される予備成形体には伺改良の必要がある。堆積中 管が卵形になったり、或は湾曲（ｂｏｗ　）や片寄り（ｏｆｆｓｅｔ　）をおこ すことは権力ことでは々い。堆積中において生じ得るたるみ（Ｓａｇ）もしくは 片寄りと固有の管の卵形化とはコラプス（ｃｏｌ　１ａｐｓｅ　）中に一層大き くなるものである。トーチキャリッジが移動され管が一層ゆっくりと回転される 時、コラプスに予備成形管の温度が堆積中よりも高くなるのでこのことがおこり 得るのである。非直線状の予備成形体は製作仕様に適合し得ないし、不合格とさ れるか或はそこから引き伸ばされるファイバーの量を制限する可能性がある。引 き伸される湾曲した予備成形体は一定の操作員の監視が必要であり、また引き伸 し操作中予備成形体の加熱炉に対し予備成形体の心合わせをする装置の調整を必 要とする。プラスマ技術においては、基体管の直径を制御することはプラスマの 「火の球（ｆｉｒｅ　ｂａｌｌ　）　Ｊための管内側の適切なりリアランスを得 るために特に重要である。

予備成形管の製造プロセスにおける他の技術が上記傾向を助長しだる寸せたり又 は片寄りを大きくする。例えば各戻り通過の間に、トーチ内の酸素が脱漏して、 水素ガスだけが燃焼されたり。次の堆積・用のための通過開始に先立ってキャリ ッジ端部において酸素ガスが突然に持寄せきたりする。適蟲な遅延時間の後例キ ャリッジはその次の箱積のだめの通過を開始する。各堆積のだめの通過の間、高 温計はガラス管の表面温度を検知する。酸素の突然のサージによりカラスの初期 表面温度を適渦な反応に必要な温度より高くすることがある。そしてこれは高温 言」により検知され、高温計はガス流量制御器に対しトーチへのカス流量を自動 的に減少するようにする。高温計とカス流量制御器とは過剰温度に対し反応する けれども、局部的な過剰加熱はその端部においてのみ支持されている管のたるみ の生じる可能性を増加させる。もしたるみが生じ又は片寄りが大きく々ると、堆 積が断続するにつれ、および管がコラプス変形されるにつれその過酷さは一層悪 化し得るものである。

管の主軸台端部で大きくなる片寄りは、もしそれらが十分太きいものであればカ ス流量制御器の振動を引きおこすことになる。回転中、片寄りは管の一部分を、 管の他の部分よりもトーチに近ずける。その結果として、フィードバックループ を介してカス流量制御器に接続されている高温計は、迅速に連動して振動する表 面温度値を検出し、この温度値はカス流量制御器が、多かれ少かれガスのトーチ への流れを許容する位置の間で振動をおこすものである。このことにより、トー チと高温計とが、実質的に直線である管の一部分に到達する１て許容できない堆 積を生じる。

基体管が、旋盤の心押し台のチャックに保持される排気管に溶接きれていること が想起きれる。この溶接部！二おいて、基体管と排気管のいずれかもしくは両方 が旋盤のチャックの間で長手軸に対し偏心しているようであれば、たるみ或は片 寄りは主軸台端部で管に与えられる。このことの発生する原因は、先に述べた遅 延、局部的々加熱および別の通過開始に先立って主軸台に隣接する軟化されるガ ラス帯域へのクランク回転運動の長手方向の移動に基因するものでちる。

もう一つの問題はその長さに沿った予備成形管の断面形状に関するものである。

しばしば、基体管の外径が一定でないことがある。その上、管の断面が円形でな くて卵形になることもある。堆積モートの前にこれらの問題点を補正することが 最も望ましいことである。逆にいえば、例えば緩勾配のテーパ付予備成形管を得 るように管を予め設定された方法で形状形成し得ることも捷た望寸しいことと考 えられる。

必要なことであって、従来技術により提供されていないことは、ガラス管を加熱 してその長さに沿って予め設定された断面の形状を有する実質的に直線の予備成 形体を提供する方法と装置とである。ここでめられている方法と装置は、卵形管 及びチュー７に沿って直径が変化している円形断面を有する管を直線化すること ができるものでなければならない。才だガラス管を直線化するためにめられる方 法と装置とは、他の欠点が管内に導入されないよってなければならず、また現在 使用のトーチと一体化できるものでなければならない。

発明の要約 上述の問題点は本発明の方法と装置により解消されるものである。光導波路用フ ァイバーが引き伸ばされる細長いカラス基体を形成する方法はその端部で回転の ための基体を支持する工程を含んでいる。その支持された端部を旋回することに より基体の回転中基体の長さの夫々の連続的部分は、加熱帯域（ｈｅａｔ　ｚｏ ｎｅ　）　と基体間に連続的な相対運動を惹き起こすことにより、ある温度プロ フィールを有する加熱帯域に曝される。基体は回転されるにつれ、基体は実質的 に直線である中央の長手軸を有し、かつ加熱帯域に対し曝されている間連続的部 分に対し再生できるようにかつ加熱帯域に対し固定された関係形状にあるように 力を印加することにより長さに沿って予め設定された形成を有するようになされ ている。

光導波路用ファイバーが引き伸される予備成形管の製造において、一般に円形断 面を有する基体管はその端部において回転可能に支持される。基体管は回転可能 て旋回され、トープされた反応物質が予め設定されたプロフィールを形成するよ うに管内において堆積されている間、初期温度にまで加熱される。堆積中に、管 の温度は通過の数が増加するにつれて初期温度から減少される。そこで、管の外 部表面は、管に沿って移動される加熱帯域により初期温度よりも高い範囲内の温 度に１で加熱される。加熱帯域に対し予め設定された位置において、管の連続的 部分は、各連続的部分で接触装置（ｃｏｎｔａｃｔ　ｄｅｖｉｃｅ　）　ｖｃよ り係合され、この接触装置は管の支持された端部の間に伸びている軸の回りに実 質的に同心円状に堆積させる。

好適な実施例においては物品は冷却された表面を有するローラにより係合される 。

円形断面を有する細長いガラス予備成形管を直線化するだめの装置において、予 備成形管の端部の間で長手軸の回りに回転するために予備成形管の端部を保持す る設備が設けられている。この装置は予備成形管を加熱するトーチを含み、かつ 予備成形管に対し可燃性ガスの流れを向ける手段を含んでいる。トーチにより生 ずる加熱帯域と予備成形管との間に相対運動を生じさせ、予備成形管が回転可能 に旋回されている間に予備成形管の連続的各部分を加熱するようにするものであ る。トーチに隣接し印加されたトーチと共に移動する接触装置は十分な力を以て 予備成形管の長さの連続的に加熱された部分部分に対し力を加え、各連続的な部 分部分を、その端部において支持設備を通って伸びている軸の回りに実質的て同 心状にしようとする。接触装置の予備成形管への保合は、管の長さに沿って予め 設定された形状を有するように管を形成するだめ制御することがてきる。接触装 置の管への係合を光導波路用ファイバーが引き伸ばされる予備成形体に変形する のに使用することができる。一方、堆積モート中は、堆積中に発生する僅かの収 縮を阻止するだめに内圧が印加されているとき、接触装置は一定の管直径を維持 するために使用することができる。２４９　乃至１２４５ダイン／平方センチメ ータの範囲の水の内圧は、内径１９に（堆積前）と外径２５閾を有する予備成形 管にとって典型的なものである。接触装置の予備成形管の各部分部分への係合は 、管が再形成され得るように加熱帯域の内部の一点において発生する。トーチと 接触装置との配置は夫々連続的に再形成された部分部分がその直線性もしくは直 径を維持するだめの凝固を受けるようになっている。好適な実施例においては接 触装置は水冷式のグラファイトローラである。

図面の簡単な説明 本発明の他の特徴は添付の図面と共てその実施例の以下の詳細な説明から容易に 理解されるであろう。

第１図はガラス基体管を加熱するトーチ組立体と、ガラス管が加熱された後にガ ラス管の直線化を行い形状を形成する装置とを含む本発明の装置の図；第２図は トーチ組立体の一部分、直線状化および形状形成用装置の一部分の拡丙図と、管 を横切る加熱帯域両端の温度プロフィール； 第３図は複数のノズルを含む表面混合形吹管組立の立面図； 第４図は線分４−４に沿って取上げられた第３図のトーチ組立体の端面図； 第５図は第４図に示され、その線分５−５に沿って取られたトーチ組立体の断面 における立面図；第６図は第３図に示され、その線分６−６に沿って取られたト ーチ組立体の一部分の詳細図；第７図は線分７−７に沿って、二列のノズルを示 す第３図のトーチ組立体の一部分の端面図；第８図は加熱された管を直線状化す るだめの装置の図；第９図は排気管を保持するための旋盤の心押し台チャックの 正面図； 第１０図はカラス基体管の心押し台端部における排気管保持器の別の実施例の正 面図； 第１１図はトーチ組立体と、堆積モート中に用いられる直線化装置との相対的位 置を示す拡大図である。

詳細な説明 第１図によれば、一般に数字（３０）により表わされた装置が示されているが、 この装置は、光導波路用ファイバーが引き伸ばされる石英ガラス予備成形体を製 造するのにガラス基体管（３１）を加熱するだめのものである。管に送られる気 体および／もしくはドーパントの反応生成物をして管の内壁に溶着せしめて、通 信用の光学的に好適なプロフィールを与えるために、管（３１）の加熱は使用す ることができる。気相反応物質が管に射出されている間、ガラス管（３１）の加 熱が行われる。この射出用のシステムは米国特許ｍ４，２７６．２４３号に開示 されている。

装置（３０）はカラス基体管（３１）もしくはそれから製作された予備成形管に 直線である中心長手軸を与え、寸だその長さに沿って予め設定された形状を与え る設備を含んでいる。直線の長手軸を有する合成管は、管の長さに沿って変化す る長手軸もしくはそれに沿って一様である軸て垂直な断面構造を有することがで きる。例えば、管は円形断面を以て勾配をつけることができるし、もしくはそれ は円筒形であることもあるし、もしくは卵形断面形状を有することもできる。

装置（３０）は、（図示されてない）共通軸から離れて各々駆動され、かつガラ ス開始管（３１）を回転可能な如く支持するのに使用される主軸台（３３）と心 押し台（３４）とを有する旋盤（３２）を一般に具備している。旋盤（３２）は また旋盤に沿っての可逆運動のために取付けられたキャリッジ（４０）を含んで いる。。一つのキャリッジ（４０）上に取付けられたのは一般的に数字（５０） で表わされるトーチ組立体と、数字（５１）で表わされる管を直線化し形状を形 成する部分とである。

トーチ組立体（５０）は可燃性気体の流れを管（３１）に向う火炎を生成するよ うに用いられる。燃焼気体からの熱を管の所望の表面に閉込めることにより、ト ーチ組立体（５０）は管の表面において温度プロフィールを有する加熱帯域（５ ４）（第２図参照）をつくりだす。キャリッジ（４０）上へトーチ組立体（５０ ）を取付は管（３１）に関するキャリッジの運動とにより加熱帯域が管の長さに 沿って移動する。

トーチ組立体（５０）は表面混合ユニットもしくは予混合ユニットのいずれかで あるように製作され得る。表面混合ユニツｈにおいて二種の可燃性カスの各々は トーチ組立体（５０）を通って送られ、トーチ組立体と管との間で与えられた閉 込め室内で一緒に混合される。他方では、予混合構造において、可燃性カスはト ーチ組立体を通って閉込められた管（３１）の近傍に入るそのガスの流れに先立 って予混合される。表面混合型トーチ組立体の簡単な説明は次の通りである。予 混合トーチ組立体を説明するためには、先に同一であることが確認された米国特 許第４，２３１，７７７号を参照されたい。

トーチ組立体（５０）は、キャリッジ（４０）上に取り付けられた柱（５５）か ら支持でれるブラケット（取付は金具）（５３）の支持するハウシング（５２） を含んでいる。ブラケット（５３）をキャリッジ（４０）上に取り付けるだめの 一つの装置は先に同一であることが確認された米国特許第４，２３１，７７７号 に示されている。

主軸台（３３）と心押し台（３４）との間の旋盤（３２）の中心線に関する運動 のためのトーチ組立体（５０）取り付けにより基体管（３１）の可変的な閉じ込 め室が提供される。ブラケット（５３）を調節することにより操作者はトーチ組 立体（５０）を管（３１）からの到達距離の範囲内で、又は管の回りの管から距 った複数の位置のいずれかｆｉｌで移動させることができる。トーチ組立体が堆 積モート中回転している管の長さに沿って可逆的に移動している時、管（３１） の可変的な閉じ込め室は管（３１）の連続的な部分に沿って温度プロフィールの 制御に役立つものである。

第３−５図に示すようｒｌ　トーチ組立体（５ｏ）のハウシンク（５２）は、２ イ固のカバープレート（６３ａ−６３ｂ）の間にある中心区分（６２）を含んで いる。弓形状に形成された後壁（６６）は、弓形状に形成された内部配置のブリ ッジ壁（６７）から距っている。ブリッジ壁（６７）はそこを通って伸びている 複数の放射状に配置されたカス・ノズル（６８−６８）をｉするよって用いられ る。

第６−７図によれば、ノズル（６８−６８）の各々は小径部分（６９）と大径部 分（７０）とを具備していることが知られる。一様な直、径の通路（７１）は、 各ノズル（６８）の部分（６９）と（７１）を通って伸びている。ノズル（６８ −６８）は中心区分（６６）内に取り付けられており、したがって各々の小径部 分の端部は貫通して伸び、ブリッジ壁（６７）に装着されている（第５図と第６ 図参照）。

カバープレート（６３ａ−６，、ａ’ｂ）の夫々はノズル（６Ｂ−６８）に向か って垂れ下がっている半円環状のリップ（ｌｉｐ）（７４）（第６図参照）を含 んでおり、その結果ノズルは対向するリップ間で有効に締付けられる。リップの 外側に対向する周縁面（７５−７５）は協同して、少くとも部分的に管（３１） を閉じ込めるのに有効である複合アーク形の面（７６）を形成する（第３図参照 ）。第７図から知られるように、ノズル（６８−６８）の大径部分（７１−７１ ）の締付けによりノズルの端部間およびノズルの端部とリップ（７４−７４）と の間に開口（７フー７７）が形成される。

第３図及び第６図に見られるように、ハウジング（５２）は複数の開口と、水素 ガスの供給により通ずる複数のトンネル（７８−７８）とを含んでいる。ハウシ ングはまた外部的には酸素ガスの供給路に接続され、内部的には複数の関連する トンネル（７９−７９）に接続されている複数の開口を含んでいる。

第３図と第６図に示されるようにこれらのものが一緒に組立てられる場合には、 カバープレート（６３ａ−６３ｂ）は中心板（６２）に対し協同して外側弓形状 空胴（８０）と内側弓形状空胴（８１）とを形成する。外側空胴（８０）はトン ネル（７９−７９）に連通しているので、酸素の供給は空胴（８０）内に流れ、 それか曽ブリッジ壁（ｂｒｉｄｇｅ　ｗａｌｌ　）　（６７）において支持され ているノズル（６８−６８）内に流入する。ブリッジ壁（６７）は２個の空胴（ ８０）と（８１）とを分離するように機能し、また空胴内の二種類の可燃性カス の間の相互作用を阻止するように機能する。空胴（８１）はトンネル（７８−７ ８）と連通しその結果水素ガスは空胴（８１）内に流入し、そして開口（７フー ７７）を通って外側に流れる（第７図参照）。

トーチ組立体（５０）において酸素カスと水素カスとはノズル（６８−６８）’ ！ｒ通ってこれらのノズルのまわりに移動し、一般的に弓形表面（７６）に沿っ て混合されることにより管（３１）に突当たる火炎を発生する。

表面（７６）に対し射出される流れは管（３１）の内面上にトープされた二酸化 ケイ素の堆積を促進するのに十分な温度プロフィールを与える火炎を生じる。

トーチ組立体（５０）の形状により約１８ｏｏ℃の範囲の温度を有する加熱帯域 （ｈｅａｔ　ｚｏｎｅ　）（５４）　（第２図参照）を生ずる。普通高温帯域（ ｈｏｔ　ｚｏｎｅ　）と呼ばれる加熱帯域（５４）は、トーチ組立体が管を越え て通過する時温度プロフィールがその長さに沿ってトーチ組立体により形成され る管（３１）の長さである。加熱帯域（５４）はトーチ組立体（５０）の前方お よび後方において伸びている。トーチ組立体（５０）は管（，３１）に沿って移 動するから、加熱帯域内の最大温度部（８２）はトーチ組立体（５０）の中心線 に追従する。したがって加熱帯域はトーチ組立体に追従する。もしガス流量制御 器に対していかなる調整もなされないと仮定すると、トーチ組立体の移動が早け れば早い程、加熱帯域の最大温度部（８２）とトーチの中心線（８３）との間の 距離は益々大きくなる。

重要であることは、ハウジングと壁がつくられている材料の酸化とその結果とし ての７レーキング（ｆｌａｋｉｎｇ）を阻止するクリーンガスを与えるために、 ハウジング（５２）とノズル（６Ｂ−６８）の壁とが冷却されることである。例 えば冷水のような冷却剤は２個の導管（９３−９３）の各々に送入され（第３図 および第４図参照）、半環状チャンネル（９４−９４）（第６図をまた参照）を 通って注がれる。チャンネル（９４−９４）から、冷却剤は出口導管（９６−９ ６）内に移動し再循環のために組立体（５０）から出る。

表面混合形トーチ組立体（５０）の弓形に曲がった表面（７６）とノズル（６８ −６８）が開口している管（３１）との間の距離は、はソ０．５ないし２ｃｍの 範囲内で離間している。例えば、表面混合形トーチ組立体（５０）において、そ の距離は約０５ないし２ｍである。この距離は、予備成形の製作物の堆積部分と 、光導波路用ファイバーが引き伸ばされる固体状棒に管（３１）がコラプスされ るプロセス部分との間のように変化し得るものである。

公て今度はこの装置（３０）の予備成形管の直線化および形状形成部分（５１） に進んで行くと、第１図および第８図から、管接触装置（１０１）がトーチ組立 体（５０）に隣接して配置されることが知られる。好適な実施例においては、接 触装置（１０１）はグラファイトから造られたローラー（１０２）を含んでいる 。ローラー（１０２）は、ハウシング（１０２）内に支持されている軸受（１０ ４−１０４１に回転可能な如く装着される。この接触装置は例えば、金属管もし くは固定形グラファイト・ブロックのような他の形状をとることができる。

第８（ン１において見られるように、接触装置（１０１）は軟管フラケット（５ ３）の腕（１０７）上に取付けられているが、同様にトーチ組立体（５ｏ）から 支持することも、或は直接にキャリッジ（４ｏ）から支持することもできるてあ ろう（第１図参照）。更に接触装置はコラプスモートにおいて規定されるように トーチ組立体の後縁部側面上に位置され、捷だ好適な実施例における動作時の位 置においては予備成形とするように定められたガラス管（３１）の下方にある。

交互して、制御装置は堆積中に後縁１１１１面上、もしくはトーチの両側面上て 装着することができる。

接触装置（１０１）は垂直運動するように取付けられる。垂直運動は第８図に示 すようにラック／ピニオン装置、ねじとブツシュ装置、もしくは他の同等の機構 によって与えることができる。ラック／ピニオン装置において、ラック（１０９ ）はラックと噛合っているビニオン（図示してない）を支持するハウシンク（１ １１）を通って伸びている。ピニオンはクランク（１１３）もしくは電動機（図 示してない）によって旋回される如く用いられて、直線化部分（５１）を上下さ せるものである。

接触装置（１０１）の垂直運動は手動で制御することもできるし、もしくは管が 予め設定された形状にまで形成されている時には帰還ループによって制御するこ とができる。供給源から受取るように基体管のプロフィールは、旋盤（３２）に おけるそれの取り付けに先立って決定することができる。そのプロフィールは接 触装置（１０１）の垂直運動を制御するように用いることができて、その管をそ れの長さに沿って所望のプロフィールに形状形成される。

好適な実施例において、装置（３０）の直線化部分（５１）は、管（３１）と噛 合う表面をして実質的に予備成形の温度以下である温度を保有させる装備を含ん でいる。ハウジング（１０６）は管（１１４−１１４）（第８図参照）により供 給され得る脱イオン化された水の如き冷却剤を保存するように用いられる。水は 、管（３１）と噛合うローラーの表面を清浄化するために、ローラー（１０２） の表面の上方に加えられる。水はラック（１０９）内の通路（図示されてない） を通ってハウシングから排水される。また水はローラー（１０２）とクッション として動作する管との間に境界面を形成して、管の表面への損害を阻止する。好 適な実施例において接続装置（１０１）が冷却されている間、例えば周囲温度以 −ヒの温度をもつ高温グラファイトを備えた接触装置はまた基体管（３１）を直 線化するのに使用することができる。

装置（３０）を用いて予備成形を製作している間、ガラス管（３１）はその端部 の一つをもって主軸台（３３）内にあり、その他端が溶接継手（１１８）（第１ 図参照）により排気管（１１９）に接続された旋盤内に配置される。排気管（１ １９）は旋盤（３２）の心押し台（３４）において支持てれる。主軸台（３３） から心押し台（３４）捷での方向においてトーチ組立体が複数の流路において移 動される時に管（３１）は回転される。各流路の間、トープされた反応物質は、 消費されたガスが心押し台端部において排気されている間、その主軸台から管へ 移動される。これらのカスを排気するための方法と装置について説明するために は米国特許第４．２７８，４５９号を参照されたい。

好適な実施例において堆積に引続いて管の壁は心押し台端部に隣接して一緒に締 めつけられる。これによって管がつぶされている間に、蒸気と他の汚染物質が管 （３１）に侵入するのを防ぐ。

それから、トープされたカラス管（３１）は延伸に先立って固体予備成形に変形 される。コラプスモートの間に、堆積の間よりも高温度における加熱は、トーチ 組立体（５０）が心押し台から主軸台才での若干の通過内を移動する時に生ずる 。コラプスモートの間の各通過の端において、往復台は別のサイクルの開始の間 迅速に心押し台に復帰される。コラプスモートの間にその動作条件ておけるトー チ組立体（５０）の移動の方向は堆積モートにおける移動方向と反対であるけれ ども、同じになることもできる。その場合には、管（３１）は、カスの除去を考 慮するために心押し台において完全に締めつけられない。もしそうでなければ管 内に望才しくない圧力の増大が生ずる可能性がある。

コラプスモートの第１の通路に先だって、もしくはその間中、グラフディト支持 ローラー（１０２）は回転しているガラス管（３１）に接触するためて上方に移 動される。これは手動でも、自動的にでも行うことができる。

その垂直位置は管の直径と心押し台端部ておける楕円度および予備成形管に望ま れる形状の関数である。ローラーはトーチ組立体（５０）の中心線の後を移動し ている加熱帯域の予め設定した距離の内で軟化したガラスに押入される。もし必 要ならば、接触装置（１０１）はガラス管（３１）を主軸台（３３）と心押し台 （３４）の間の中央線と一直線になるようにさせるのに有効である。

したがって、ローラー（１０ｇ）は旋盤（３２）のチャック間の中心線の回りに 実質的に同心状に配置される寸で、管（３１）の長さの各連続的な増分を上方に 押進めるように用いられる。

ローラーが管（３１）と噛合うことにより心押し台から主軸台に対し向けられて いる管に水平力を分は与えられる。このことは、管（３１）が溶接されている排 気管（１１９）をしてチャックにおいて遊動するようにさせる傾向をもたせるも ので、その結果として管の融和し難いオフセットもしくは湾曲を招くことになる ものと思われる。このような滑りを避けるために溶着ビート（１２１）（第９図 参照）が心押し台（３４）のチャックの外側（１２２）に隣接して排気管（１１ ９）上に形成される。

もう一つの方法として、クランプ（締付金具）（１２４）（第１０図参照）が心 押し台チャックの外側（１２２）に隣接して排気管（１１９）の１わりに配置さ れる。管（３１）から排気管（１１９）に分与されたいかなる力も、溶着ヒート （１２１）もしくはクランプ（１２４）のチャックとの噛合わせにより阻止され ることになる。

直線化通過の後で、操作者は支持ローラー（１０２）を降下させ、往復台をして 心押し台に復帰させる。第１の通過の後にもしも管（３１）が直線化されないと すれば、操作者は初期の流路の間と同じ方法で後続の流路上にローラー（１０２ ）を上昇すると七ができる。往復台がそれの次の通過を開始して数秒后に、ロー ラー（１０２）はそれが丁度管（３１）に接触するまで上方に移動される。

それから直線化の方法がコラプスモートの第１の通過に先立ってもしくはその間 に完成されたがどうかに依存して、操作者は予備成形管の変形から開始しもしく は継続する。直線化の間および変形の間に、管内の制御された正の圧力は、管が 変形される時の循環性を維持するのを援助する。この正の圧力は、グラファイト ローラー（１０２）が管の外部表面に及ぼす圧力を中和するものであΣ。この反 作用は、ローラー（１０２）に隣接するガラスの軟化帯域において管（３１）　 Ｑ：平面もしくは卵形になるのを阻止するのに必要である。

想起されるように、管（３１）の心押し台端部は、汚染物質の侵入を阻止するた めに変形に先立って好適な実施例においては挾み潰されている。これは必ずしも 必要ではないけれども、接触装置（’１０１　）によりその噛合わせ点において 管内の不規則性の形成を阻止するために管（３１）内の正の圧力を維持するのに 役立っている。

管の直線化と形状形成方法にとって重要であるパラメータは、加熱帯域内のガラ スの温度、キャリラン速度と、加熱帯域（５４）に関する接触装置の管（３１） との噛合わせの位置である。管内の内部圧力は捷だ管の循環性を維持しまたは改 良するのに著しい効果がある（米国特許第４．１．５４，５９１号参照・のこと ）。コラプスの間における正の内部圧力は本発明の技術に関して使用されて利点 のあるものである。トーチが管（３１）に沿って通過する時に加熱帯域（ｈｅａ ｔ　ｚｏｎｅ　）　はトーチ組立体の近傍において形成されるが、しかし思い出 されるように加熱帯域はトーチの中心線に関して通常は中心の位置にはなくてそ れを追従させるものである（第２図参照）それの最大温度がトーチ組立体を遅ら せる距離はトーチ組立体の速度の関数である。速度が大きくなれはなるほど、追 従距離厚みの関数である。無限に薄い壁と相対的に高い導電率を有する管に関し て熱帯域（ｈｏｔ　ｚｏｎｅ　）の最大温度は、トーチの中心線に関して中心の 位置にある。管（３１）が厚みを有しトーチ組立体（５ｏ）が管に沿って移動し ている限り、熱帯域はトーチ組立体を遅らせる。

接触装置（１０１）は、ガラスが再形成され得る点において、カラス管（３１） と係合しなければならない。

またトーチ組立体（５ｏ）と接触装置（１０１）の配置は、ガラスがローラー（ １０２）との係合後に凝固するようでなければならない。係合点は、凝固を取除 くであろう高い温度を引続いてガラスが経験するような点にあってはならない。

熱帯域の位置は確定し難いものであるから、ローラー（１０２）はトーチ組立体 （５ｏ）の中心線（８３）に参照符号をつけることができる。トーチ組立体（５ ｏ）の中心線とローラー（１０２）の中心軸（１２６）との間の距離１１ｄ１〃 （第２図参照）は後縁距離（ｔｒａｔｌｉｎｇ）と呼ばれ、ガラスの長さの増分 が、ガラスを破壊したり表面に応力を与えることなしに再形成されるに十分な程 度に軟い場合に生ずるものである。また、ローラー（１０２）により係合された 増分は、グラファイト支持部が管の長さに沿って次の連続的な増分に寸で引続い て移動する時、後になってその再形成を保持するのに十分であるように冷たくな ければならない。好適な実施例において、クラファイトローラー（１０２）上を 流れる水は、漸進的に直線化されている管内に凝固確立□するのを手助けする移 動式冷帯域を与えるのが理想的である。

好適な実施例において、距離（Ｓｄ、／Ｌは３．８　ｃｍの大きさである。もし も距離が確立された領域を超過するとすれば、ローラーが接触するカラスは、再 形成を十分に行うことはできない程度に冷たすぎるであろう。ガスの過剰量はト ーチ組立体（５０）とローラー（１０２）との過剰距離を補償するように使用さ れねばならないであろう。

ローラー（１０２）の水冷却は、ローラーのガラス管（３１）への接着を防止す る手助けする。また水は火炎のひきおこした溶発（ａｂｌａｔｉｏｎｓ　）　を 管からどっと流すのに有効である。もしそうでなければ、溶発したものはグラフ ァイトローラー上に堆積され得るもので、ローラーによりカラスに痕跡を残す塵 埃粒子の蓄積をひきおこす可能性があり、その結果として管内に応力点を生じ引 き続いて低強度のファイバーを生ずることになる。

ガラスはそれの単数又は複数の直線化流路の端部において軟化きれるので、管（ ３１）は、グラファイト支持物が低下された時に少したわみもしくはオフセット を生ずることになる。これを避けるために、トーチの酸素に出口を与えた後にプ ロクラムされた遅延がキャリッジの復帰通過に編入された。これによって管（３ １）の表面が尚グラファイトローラー（１０２）により支持されている間、管の 表面を十分に冷却させ、更に復帰通路用の接触装置を低下させるのに十分な時間 を与える。

期待され得るように、ローラー（１０２）が管（３１）と係合することにより管 の外面に痕跡をひきおこす。この痕跡は一般にうず巻（５ｏｒｏｌｌ　）の形状 をとる。接触装置（１０１）がコラプスモートの第１の通過の間においてのみ管 と係合する必要があれば、大多数の痕跡は引続（Ｊｒｉｉ過の間で取除かれるこ とが見出された。しかしながら接触装置（１０１）は最初の通過に加えて種々の 通過に対して使用されねばならない場合には、痕跡は存続する。痕跡のピッチを 減少させるためには、直線化の間の管（３１）の回転は、堆積中に使用される速 度において増加され、或は少くとも維持される。それから、予備成形管がコラプ スモートを受ける場合には回転速度は実質的に減少される。コラプスプロセスの 終了時において、ローラー（１０２）により生じた管の外面上の汚点を除去する ために二個の火炎研摩用通過が使用される。

管を堆積中に直線化し外形を構成することはこの発明の請求範囲の範噴にある。

これはトーチ組立体（５ｏ）を管上の位置に１で回転することにより（第１１図 参照）、もしくは第１図に示されたようなローラー装置をトーチの主軸台側面上 に装着することにより完成され得るものである。最初の場合において接触装置は 管（３１）の底面と係合し配置され、したがってそれはキャリッジが各堆積通過 において移動される時にトーチ組立体（５０）の中心線の少し後方に追従する。

第１１図に見られるようにローラ（１０２）はトーチ組立体（５０）の中心線（ ８３）の後方ｄ２　の距離に配置され、加熱帯域の最大温度をもって近似的に合 わされる。後者の場合においては、トーチの温度と横断速度（ｔｒａｖｅｒｓｅ 　ｒａｔｅ　）とけ、コラプス用に好適なものとして説明された条件に一致する ように選定される。両方の場合において背圧が管の外形構成において手助けをす るように用いるととがてきる。

本発明の方法と装置とは、円形断面を有する予（＃ｉｉ成形管を直線化すること により説明されたけれども、この発明はそのようなものに限定されるものではな い。例えに成る応用において卵形断面を有する直線化予備成形管を生ずることが 望捷しいことがある。その応用において、装置（３０）ばばね偏位のローラーを 含むように修正される。このようにして、ローラーは、卵形管の種々の部分がそ れと係合するときに垂直に移動される。この発明の装置は捷だ円形の断面積を有 するにも拘らず、直径がそれの長さに沿って変化する基体を直線化するのに有用 である。そのような場合に、接触装置（１０１）はそれが基体管と係合するよう に偏位されるべく装着される。

別の例ておいては、ローラー（１０２）は、トーチ組立体（５０）として測定さ れる管（３１）の直径の関数として上方又は下方に移動され、接触装置（１０１ ）は管を横断する。

更に想起されるように、装置（３０）の部分（５１）は、カラス基体を構成する ことによってその長さに沿って予め設定された断面積の形状を有する如く使用き れ得るものである。一定の外径、円形断面積を有するガラス管は例えば、可変の 直径を有する如く外形構成し得るものである。接触装置（１０１）はまたその長 手方向の軸を横断する可変の直径を有するカラス基体をして、その長さに沿って 一定の外径を有するように外形構成をさせることが可能である。

カラス管をして一定の外径を有せしめる実例として、この発明の方法は供給源か ら受け取られおよび勾配を付けることのできる管を直線化するのと同様に、丸み をつけたりもしくは伸展したりするのに使用し得るものというべきである。加圧 されたガスは旋盤（３２）内に支持される管（３１）に送られる。それから接触 装置（１０１）は管（３１）が回転されている間およびトーチ組立体（５０）が 管の長さに沿って通過されている間、管（３１）と噛合うように移動される。管 （３１）に沿った各増分における接触装置（１０１）の位置は管の直径の関数で ある。コノプロセスは圧力研摩（ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）　と 称される。引き続いて、堆積モートの間に、ローラー（１０４）は管（３１）と の保合を維持させられて管の直線性を維持する。

垂直に配置された予備成形管を直線状化することもまた本発明の請求範囲の範噴 に入るものである。このような用途に対しては、接触装置（１０１）は２個のロ ーラーを必要とし、一方が垂直に配置された管の各辺上に配置されるべきもので ある。

６９ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １基体の各端部を支持する工程と； 加熱帯域と基体間に連続的に相対運動をひき起こすことにより、該基体の長さの 各連続な部分部分を温度プロフィールを有する加熱帯域に露出させる工程と：そ の間基体の支持された端部を旋回することにより該基体の回転をひきおこす工程 とを含む光導波路用ファイバが引き伸ばされる細長いカラス基体の形成方法にお いて、 該基体に実質的に直線である中心の長手軸を与えせしめ、加熱帯域に対し露出し ている間および加熱帯域に対して固定した関係において、該基体の長さの連続的 部分部分に対し再生可能な方法で力を加えることにより該基体の長さに沿った予 め設定した形状を有するようにさせることを特徴とする細長いカラス基体の形成 方法。 ２、請求の範囲第１項記載の方法において、該加熱帯域が該基体に沿って移動す るようにし、かつ印加された力と加熱帯域との関係が、加熱帯域が移動される速 度の関数として決定されていることを特徴とする方法。 ３　請求の範囲第１項もしくは第２項記載の方法において、 該基体が、管の長さに沿って一定の外形を有するように形状形成される円形管で あることを特徴とする方法。 ４　請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載された方法において、 該基体は管の長さを超えて変化する外径を有するように形成される円形管である ことを特徴とする方法。 ５、　請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載された方法において、 細長いガラス基体に力を印加する工程が、加熱帯域においてガラス基体の外部表 面の温度より実質的に低い温度にまで冷却される接触装置を用いて達成されるこ とを特徴とする方法。 ６　請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載された方法において、加熱 帯域がガラス基体に沿って一方向に移動されるトーチにより与えられ、加熱帯域 の最大温度がトーチの中心線に追従し、カが印加される点が加熱帯域の最大温度 に追従することを特徴とする方法。 ７、　請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記載された方法において、 ガラス基体が管であって、該方法１廿該管を加熱帯域に対して露出中、該管内で 正の圧力を維持する工程を含むことを特徴とする方法。 ８　請求の範囲第１項ないし第７項のいずれかに記載された方法において、力を 連続的部分部分に印加する工程に続いて、前記方法は更に 肢管の長さの連続的な部分部分に向が〈複数の火炎を注ぐことにより、肢管の外 部表面を第１の範囲内の温度に捷で加熱する工程と、 前記工程と同時にトープされた反応物質を該管内に析出することにより、予め設 定されたプロフィールを有する予備成形管を形成する工程と、および肢管を火炎 に曝すことに続いて肢管を支持しよυ肢管の両端部の間で肢管を−ｍｌ線に維持 する工程とを含むことを特徴とする方法。 ９　請求の範囲第１項ないし第８項のいずれかに記載された方法において、各連 続の部分部分の夫々の対応部分を、中心長手方向軸から等しい距離に配置される べく核力を印加することを特徴とする方法。 １０　請求の範囲第１項ないし第９項のいずれかに記載された方法において、 カラス基体に沿って移動されるトーチにより加熱帯域を力え、その場合にトーチ の基準軸と、力が印加される点との間の距離がトーチの速度の関数であることを 特徴とする方法。 １１　請求の範囲第１項に記載され、一般に円形断面積を有するカラス基体管か ら予備成形管を製作する方法において、 基体管をそれの両端において回転するだめ支持する工程と、 加熱帯域と基体管との間で連続的な相対運動をひきおこすことにより、基体管の 長さの各連続的な部分部分を、温度プロフィールを有し、かつ第１の領域内の最 大の温度とを有する加熱帯域に対し露出させる工程と、この工程と同時に基体管 の支持された両端を旋回することにより基体管を回転させる工程と、およびトー プされた反応物質を前記基体管内に析出させることにより予め設定されたプロフ ィールを有する予備成形管を形成する工程と、それから 加熱帯域と予備成形管との間に連続的に相対運動をひきおこすことにより、予備 成形管の長さの各連続的な部分部分を、温度プロフィールと第２の領域内の最大 温度を有する加熱帯域に対して露出する工程と、同時に予備成形管の長さの連続 的な部分部分を、第２の領域の加熱帯域に対して露出している間再生万能な方法 で係合させることにより、該成形管に実質的に直線である中心の長手方向軸を与 える工程とを含み、 該係合工程が、予備成形管の各々の連続的な部分部分を肢管の支持された端部間 に伸展している軸の回りに実質的に同心的に位置させるに十分であることを特徴 とする方法。 １２　請求の範囲第１１項に記載された方法において、堆積の工程中扉熱帯域を 一方向に第１の速度で、また保合工程中、該一方向と反対の方向に第２の速度で 、多数の通過において移動するトーチにより移動させ、該トーチは各通過後の初 めの位置に１で反対方向で復帰きれ、かつ加熱帯域が予備成形管に沿って第２の 速度において移動されるにつれ、予備成形管を第２の領域内の温度にまで加熱さ れることを特徴とする方法。 １３　請求の範囲第１項に記載された方法における細長いガラス基体を直線状化 するだめの装置において、前記装置は、 該・基体の各端部を回転するため支持する手段；と温度プロフィールを有する加 熱帯域を生成する加熱手段；と 該基体と前記加熱手段との間で相対運動をひきおこすことによって、該基体の長 さの各連続的な部分部分を該加熱帯域に対して露出させる手段；と および該基体の両端部を旋回することにより該基体の回転させる手段とを含む装 置において、該基体に実質的に直線である中心の長手方向軸を与え、予め設定さ れた形状を与えるため接触手段を設け、前記接触手段は、加熱帯域への露出中扉 熱帯域と一定の関係で該基体の長さの連続的な部分部分に再生可能な方法で力を 印加することを特徴とする細長いカラス基体を直線化する装置。 １４、請求の範囲第１３項記載の装置において、該加熱帯域の該ガラス基体の外 部表面の温度よシ実質的に低い温度にまで冷却された表面を該接触手段が含んで いることを特徴とする装置。 １５　請求の範囲第１３項記載の装置において、該加熱手段は、トーチ組立体の 速度の関数である軟管組立の中心線と該接触手段が力を該基体に加える点との間 の距離をもって、該カラス基体に沿って移動可能なトーチ組立体を含むことを特 徴とする装置。 １６、請求の範囲第１３項記載の装置において、該接触手段は、基準点がトーチ 手段の中心線のそばを通過した後膣接触手段は、予め設定した距離たけ長さの各 連続的な部分部分と係合することを特徴とする装置。 １７、請求の範囲第１６項記載の装置において、該接触手段は、回転軸をもって 回転可能に装着された要素であって、その回転軸は該予備成形管の長手方向軸を 横断することを特徴とする装置。 １８　請求の範囲第１７項記載の装置において、該要素はクラファイトよりなる ローラーであることを特徴とする装置。 １９請求の範囲第１８項記載の装置において、該ローラーは該予備成形管に沿っ て移動されるので、該回転可能な如く装着されたローラーは、該予備成形管との 保合によって回転させられる間冷却きれることを特徴とする装置。 ２０、請求の範囲第１７項記載の装置において、該接触手段は金属管であり、軸 が該基体管の軸を横断して配置されている金属管であって、該装置は更に前記金 属管を通る冷却剤を流通させる手段を含むことを特徴とする特許