JP4395224B2 - 光ファイバ製造方法、プリフォーム製造方法、及びプリフォーム製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外径のばらつきの少ないプリフォーム及び光ファイバを製造する光ファイバ製造方法、プリフォーム製造方法、及びプリフォーム製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、従来のガラス母材一次延伸装置４００を示す。光ファイバの母材となるガラス母材１０２は、通常、ガラス母材一次延伸装置４００によって延伸されて線引きに都合のよい製品直径（φ３０〜８０ｍｍ）より３ｍｍから５ｍｍ太い径に縮径されてガラスロッド１０６とされる。ガラス母材一次延伸装置４００は、ガラス母材１０２を加熱する加熱炉１００と、加熱されたガラス母材１０２を把持して延伸する延伸チャック１０４とを備える。ガラス母材１０２を約２０００℃に加熱された加熱炉１００の中へ垂下し、延伸チャック１０４でガラス母材１０２を挟持して、加熱炉１００の下方からガラスロッド１０６として連続的に引き取ることによりガラス母材１０２を延伸する。
【０００３】
図２は、従来のガラス施盤１１０の構成を示す。ガラス母材一次延伸装置４００によって縮径されたガラスロッド１０６は、さらにガラス旋盤１１０により二次延伸されることにより、所定の製品直径に縮径されてプリフォーム１０７となる。ガラス施盤１１０は、ガラスロッド１０６を把持するチャック１１８及び１１９と、チャック１１９を移動するテールストック１１６と、ガラスロッド１０６を加熱する加熱源１２２とを備える。ガラスロッド１０６を把持する一方のチャック１１８は固定され、他方のチャック１１９は可動で牽引力が作用する。チャック１１８、１１９に把持されたガラスロッド１０６は、加熱源１２２によって加熱されながらテールストック１１６を徐々に引っ張る方向に移動することによって延伸され、目標の外径に加工される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のガラス母材一次延伸装置４００を用いてガラス母材１０２を延伸すると曲がったガラスロッド１０６が製造される可能性があった。また、従来のガラス旋盤１１０を用いてガラスロッド１０６を延伸してプリフォーム１０７を製造すると、それぞれのプリフォーム１０７の製造における加熱源１２２のガス量及びテールストック１１６の移動速度が異なる為に、プリフォーム１０７の外径がばらついた。従来のガラス母材一次延伸装置４００によって製造された曲がったガラスロッド１０６を、ガラス旋盤１１０を用いて二次延伸すると、プリフォーム１０７の外径が更にばらついた。更に、ばらついた外径のプリフォーム１０７を線引きして光ファイバを製造すると、光ファイバの外径がばらつき、品質の良い光ファイバを製造することが困難であった。
【０００５】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる光ファイバ製造方法、プリフォーム製造方法、及びプリフォーム製造装置を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明の第１の形態における光ファイバを製造する方法は、光ファイバの母材となるガラスロッドの加熱延伸の進捗に伴って変化する所定の数値に基づいて、ガラスロッドを加熱する加熱条件及び延伸する延伸速度を設定する設定ステップと、設定された加熱条件及び延伸速度に基づいて、ガラスロッドを加熱延伸してプリフォームを生成する加熱延伸ステップと、プリフォームを更に加熱し、線状に牽引して光ファイバを生成する線引きステップとを備えることが好ましい。
【０００７】
また、設定ステップは、数値としての加熱延伸の経過時間に基づいて、加熱条件及び延伸速度を設定してもよい。加熱延伸ステップは、ガラスロッドの端部の外径を絞る絞りステップであり、加熱延伸ステップは、絞りステップにおいて、加熱延伸の経過時間に基づいて、ガラスロッドの端部を、加熱延伸して絞ることが好ましい。また、設定ステップは、加熱延伸の経過時間に基づいて加熱条件として、ガラスロッドを加熱するバーナーの位置及びバーナーに供給するガス量を設定してもよい。更に、設定ステップは、加熱延伸の経過時間に基づいて延伸速度として、ガラスロッドを把持するチャックの移動速度を設定してもよい。
【０００８】
また、設定ステップは、数値としての加熱延伸によってガラスロッドが延伸された長さに基づいて、加熱条件及び延伸速度を設定してもよい。加熱延伸ステップは、プリフォームの端部の外径を絞る絞りステップであり、加熱延伸ステップは、絞りステップにおいてガラスロッドが延伸された長さに基づいて、ガラスロッドの端部を、加熱延伸して絞ることが好ましい。また、設定ステップは、延伸された長さに基づいて加熱条件としてガラスロッドを加熱するバーナーの移動量及びバーナーに供給するガス量を設定してもよい。更に、設定ステップは、延伸された長さに基づいて延伸速度としてガラスロッドを把持するチャックの移動速度を設定してもよい。また、設定ステップは、チャックが移動する量を検出するために、チャックを駆動するモーターに設けられたモーターの回転角を測定するエンコーダーを用いてもよい。
【０００９】
また、設定ステップは、数値としての加熱延伸によってガラスロッドに発生する引張り張力に基づいて、加熱条件及び延伸速度を設定してもよい。また、加熱延伸ステップにおいて、ガラスロッドを加熱する加熱源が、加熱延伸の進捗に伴ってガラスロッドの長手方向に移動し、加熱延伸ステップが、加熱源が所定の距離を移動するまでの間の引張り張力を、加熱源が所定の距離を移動した後の引張り張力の平均値の実質的に１１０％以下となるように延伸速度を制御することが好ましい。
【００１０】
更に、加熱延伸ステップが、加熱源が所定の距離を移動するまでの間の引張り張力を、加熱源が所定の距離を移動した後の引張り張力の平均値の実質的に８０％から１１０％に制御することが好ましい。更に、所定の距離が実質的に５０ｍｍから１５０ｍｍの間であることが好ましい。また、加熱延伸ステップは、加熱源が所定の距離移動したときにガラスロッドを延伸する速度を一定の速度に制御することが好ましい。更に、設定ステップは、引張り張力に基づいて延伸速度としてガラスロッドを把持するチャックの移動速度を設定してもよい。
【００１１】
また、設定ステップは、数値としてのガラスロッドの両端にそれぞれ溶着されたダミーの棒のそれぞれ及びガラスロッドのつなぎ目に設けられた標識の位置に基づいて、加熱条件及び延伸速度を設定してもよい。加熱延伸ステップは、ガラスロッドの端部の外径を絞る絞りステップであり、加熱延伸ステップは、絞りステップにおいて標識の位置に基づいて、ガラスロッドの端部を加熱延伸して絞ることが好ましい。設定ステップは、標識の位置としてのガラスロッドとダミー棒とのつなぎ目に設けられた切り込みの位置に基づいて、加熱条件及び延伸速度を設定してもよい。更に、設定ステップが、標識の位置としてのガラスロッドとダミー棒とのつなぎ目に塗布された蛍光塗料の位置に基づいて、加熱条件及び延伸速度を設定することが好ましい。
【００１２】
また、設定ステップは、数値としてのガラスロッドの軸方向の各位置における外径に基づいて、ガラスロッドの軸方向の各位置における延伸速度を設定し、各位置における外径の平均値に基づいて加熱条件を設定してもよい。また、ガラスロッドの端部が絞られており、設定ステップが、数値としてのガラスロッドの軸方向の各位置における外径及び加熱延伸によるガラスロッドの軸方向の長さの変化に基づいて、ガラスロッドが絞られた絞り部の位置を検出するステップと、絞り部の位置に基づいてガラスロッドを火炎によって研磨する研磨範囲を設定し、絞り部の外径に基づいて火炎の火力条件を設定するステップとを有し、加熱延伸ステップが、ガラスロッドの研磨範囲を火力条件の火炎によって研磨することが好ましい。
【００１３】
本発明の第２の形態における光ファイバを製造する方法は、光ファイバの母材となるガラスロッドを加熱延伸してプリフォームを生成する加熱延伸ステップと、プリフォームを更に加熱し、線状に牽引して光ファイバを生成する線引きステップとを備え、加熱延伸ステップが、ガラスロッドの所定箇所を軟化するまで加熱する予備加熱ステップ及び所定箇所を更に加熱し延伸して所定箇所の外径を絞る延伸ステップによりガラスロッドの端部の外径を絞る絞りステップを有することが好ましい。更に、絞りステップが、所定箇所の中心からガラスロッドの中央側の領域を予備加熱ステップにおける火炎の太さよりも絞った火炎で加熱する二次加熱ステップを更に含むことが好ましい。
【００１４】
本発明の第１の形態における光ファイバの母材となるプリフォームを製造する方法は、プリフォームの母材となるガラスロッドの加熱延伸の進捗に伴って変化する所定の数値に基づいて、ガラスロッドを加熱する加熱条件及び延伸する延伸速度を設定する設定ステップと、設定された加熱条件及び延伸速度に基づいて、ガラスロッドを加熱延伸してプリフォームを生成する加熱延伸ステップとを備えることが好ましい。
【００１５】
また、設定ステップは、数値としての加熱延伸の経過時間に基づいて、加熱条件及び延伸速度を設定してもよい。加熱延伸ステップは、ガラスロッドの端部の外径を絞る絞りステップであり、加熱延伸ステップは、絞りステップにおいて、加熱延伸の経過時間に基づいて、ガラスロッドの端部を、加熱延伸して絞ることが好ましい。
【００１６】
また、設定ステップは、数値としての加熱延伸によってガラスロッドが延伸された長さに基づいて、加熱条件及び延伸速度を設定してもよい。加熱延伸ステップは、プリフォームの端部の外径を絞る絞りステップであり、加熱延伸ステップは、絞りステップにおいてガラスロッドが延伸された長さに基づいて、ガラスロッドの端部を、加熱延伸して絞ることが好ましい。
【００１７】
更に、設定ステップは、数値としての加熱延伸によってガラスロッドに発生する引張り張力に基づいて、加熱条件及び延伸速度を設定してもよい。更に、加熱延伸ステップにおいて、ガラスロッドを加熱する加熱源が、加熱延伸の進捗に伴ってガラスロッドの長手方向に移動し、加熱延伸ステップが、加熱源が所定の距離を移動するまでの間の引張り張力を、加熱源が所定の距離を移動した後の引張り張力の平均値の実質的に１１０％以下となるように延伸速度を制御することが好ましい。
【００１８】
更に、加熱延伸ステップが、加熱源が所定の距離を移動するまでの間の引張り張力を、加熱源が所定の距離を移動した後の引張り張力の平均値の実質的に８０％から１１０％に制御することが好ましい。また、所定の距離が実質的に５０ｍｍから１５０ｍｍの間であることが好ましい。更に、加熱延伸ステップが、加熱源が所定の距離移動したときにガラスロッドを延伸する速度を一定の速度に制御することが好ましい。
【００１９】
また、設定ステップが、数値としてのガラスロッドの両端にそれぞれ溶着されたダミーの棒のそれぞれ及びガラスロッドのつなぎ目に設けられた標識の位置に基づいて、加熱条件及び延伸速度を設定してもよい。加熱延伸ステップは、ガラスロッドの端部の外径を絞る絞りステップであり、加熱延伸ステップは、絞りステップにおいて標識の位置に基づいて、ガラスロッドの端部を加熱延伸して絞ることが好ましい。
【００２０】
また、設定ステップは、数値としてのガラスロッドの軸方向の各位置における外径に基づいて、ガラスロッドの軸方向の各位置における延伸速度を設定し、各位置における外径の平均値に基づいて加熱条件を設定してもよい。また、ガラスロッドの端部が絞られており、設定ステップが、数値としてのガラスロッドの軸方向の各位置における外径及び加熱延伸によるガラスロッドの軸方向の長さの変化に基づいて、ガラスロッドが絞られた絞り部の位置を検出するステップと、絞り部の位置に基づいてガラスロッドを火炎によって研磨する研磨範囲を設定し、絞り部の外径に基づいて火炎の火力条件を設定するステップとを有し、加熱延伸ステップが、ガラスロッドの研磨範囲を火力条件の火炎によって研磨することが好ましい。
【００２１】
本発明の第２の形態における光ファイバの母材となるプリフォームを製造する方法であって、プリフォームの母材となるガラスロッドの所定箇所を軟化するまで加熱する予備加熱ステップと、所定箇所を更に加熱し延伸して所定箇所の外径を絞る延伸ステップによりガラスロッドの端部の外径を絞る絞りステップとを備えることが好ましい。絞りステップが、所定箇所の中心からガラスロッドの中央側の領域を予備加熱ステップにおける火炎の太さよりも絞った火炎で加熱する二次加熱ステップを有することが好ましい。
【００２２】
本発明の第１の形態における光ファイバの母材となるプリフォームを製造する装置は、プリフォームの母材となるガラスロッドを加熱する加熱源と、ガラスロッドを延伸する延伸部と、ガラスロッドの加熱延伸の進捗に伴って変化する数値を測定する測定器と、測定器が測定した数値に基づいて、加熱源の加熱条件及び延伸部の延伸速度を制御する制御器とを備えることが好ましい。
【００２３】
また、測定器は、数値としての加熱延伸の経過時間を測定し、制御器が、測定器によって測定された加熱延伸の経過時間に基づいて、加熱条件及び延伸速度を制御してもよい。更に、測定器は、数値としての加熱延伸に伴う延伸部の移動距離を測定し、制御器が、測定器によって測定された延伸部の移動距離に基づいて、加熱条件及び延伸速度を制御してもよい。
【００２４】
更に、測定器が、数値としての加熱延伸によってガラスロッドに発生する引張り張力を測定し、制御器が、測定器によって測定されたガラスロッドに発生する引張り張力に基づいて、加熱条件及び延伸速度を制御することが好ましい。更に、加熱源が、加熱延伸の進捗に伴ってガラスロッドの長手方向に移動し、制御器が、加熱源が所定の距離を移動するまでの間の引張り張力を、加熱源が所定の距離を移動した後の引張り張力の平均値の実質的に１１０％以下となるように延伸速度を制御することが好ましい。
【００２５】
更に、制御部が、加熱源が所定の距離を移動するまでの間の引張り張力を、加熱源が所定の距離を移動した後の引張り張力の平均値の実質的に８０％から１１０％となるように延伸速度を制御することが好ましい。更に、所定の距離が実質的に５０ｍｍから１５０ｍｍの間であることが好ましい。また、制御部は、加熱源が所定の距離移動したときに延伸速度を一定の速度に制御してもよい。
【００２６】
また、測定器は、数値としてのガラスロッドの両端にそれぞれ溶着されたダミーの棒のそれぞれ及びガラスロッドのつなぎ目に設けられた標識の位置を測定し、制御器が、測定器によって測定された標識の位置に基づいて、加熱条件及び延伸速度を制御してもよい。また、測定器は、数値としてのガラスロッドの軸方向の各位置における外径を測定し、制御器は、ガラスロッドの軸方向の各位置における外径に基づいて、ガラスロッドの軸方向の各位置における延伸速度を制御し、各位置における外径の平均値に基づいて、加熱条件を制御してもよい。
【００２７】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２９】
図３は、本発明の光ファイバ製造装置のシステムを示す。本発明の光ファイバ製造装置のシステムは、光ファイバの母材となるガラス母材１０２を生成するガラス母材生成装置６００と、ガラス母材１０２を脱水焼結するガラス母材脱水焼結装置７００と、ガラス母材１０２を一次延伸してガラスロッド１０６を生成するガラス母材一次延伸装置９００と、ガラスロッド１０６を搬送するガラスロッド搬送装置３８０と、ガラスロッド１０６を二次延伸してプリフォーム１０７を生成するガラスロッド二次延伸装置１１１と、ガラスロッド１０６を線引きして光ファイバを生成するプリフォーム線引き装置５００とを備える。
【００３０】
図４は、本発明の光ファイバ製造方法を示す。ガラス母材１０２は、ＶＡＤ法等を用いるガラス母材生成装置６００によって生成され（Ｓ２００）、ガラス母材脱水焼結装置７００によって塩素ガス中で脱水され、不活性ガス中で焼結される（Ｓ２０２）。このガラス母材１０２の直径は、通常φ１１０〜２００ｍｍであるが、実際に光ファイバの線引きに用いられる直径は、φ３０〜８０ｍｍである。したがって、脱水焼結されたガラス母材１０２は、ガラス母材一次延伸装置９００によって一次延伸されることにより線引きに都合のよい製品直径φ３０〜８０ｍｍより３〜５ｍｍ太い径に縮径されてガラスロッド１０６となる（Ｓ２０４）。ガラスロッド１０６は、ガラスロッド搬送装置３８０によって搬送され（Ｓ２０５）、ガラスロッド二次延伸装置１１１によって所定の外径まで加熱延伸されてプリフォーム１０７となる（Ｓ２０６）。プリフォーム１０７は、プリフォーム線引き装置５００によって加熱されて線状に牽引されることにより線引きされて光ファイバに形成される（Ｓ２１０）。
【００３１】
図５は、本発明のガラス母材一次延伸装置９００の構成を示す。ガラス母材一次延伸装置９００は、ガラス母材１０２を加熱延伸する一次延伸器４０２及びガラスロッド１０６を溶断するガラスロッド溶断装置３７０を備える。一次延伸器４０２は、加熱炉１００を備えた延伸炉１３０と、延伸炉１３０の上方に設けられたガラス母材１０２を所定速度で延伸炉１３０内へ送るための吊下げ機構部１３４を有する。一次延伸器４０２は、延伸炉１３０の下方に設けられた、細径化されたガラスロッド１０６を把持して、所定速度でガラスロッド１０６を引き取るための引取り機構部１４０を更に有する。吊下げ機構部１３４には母材固定部１３６が、引取り機構部１４０には引取りチャック１４２が備えられている。ガラスロッド溶断装置３７０は、バーナー１７６、回転テーブル２１０、タイミングベルト２１４、モーター２１２、支持脚２０８、バーナー台２１６、延伸用引き取り装置２０６、及び溶断用引き取りチャック２１８を有する。
【００３２】
ガラス母材１０２は母材固定部１３６に取り付けられ、フィーダー２０４によって所定速度で加熱炉１００内へ送り込まれる。加熱炉１００のヒーターにより加熱されたガラス母材１０２は、引き取りチャック１４２により把持され延伸、縮径されてガラスロッド１０６となる。ガラスロッド１０６は、延伸用引き取り装置２０６により、目標とする外径に応じた引き取り速度で引き取られて所望の径に延伸される。このとき、ガラスロッド１０６の外径は外径測定器１５２により測定され、この情報に基づいてフィーダー２０４、加熱炉１００、延伸用引き取り装置２０６等が制御され、ガラスロッド１０６の外径が所望の値になるように延伸が行われる。
【００３３】
所定の径及び長さに延伸されたガラスロッド１０６は、泡を含まない部分で、または直径０．３ｍｍ以上の泡を含まない部分でバーナー１７６により溶断される。加熱手段としては酸素水素火炎がよく、プロパン酸素火炎等の炭化水素系のガス火炎を用いてもよい。バーナー１７６は、支持脚２０８を介して回転テーブル２１０上に設置される。モーター２１２等の駆動装置によりタイミングベルト２１４を介して回転テーブル２１０が回転する。回転テーブル２１０はバーナー台２１６上に設置されている。バーナー１７６を回転させつつガラスロッド１０６を加熱するとともに、ガラスロッド１０６を溶断用引き取りチャック２１８で所定の速度と引き取り力で引き取ることによりガラスロッド１０６が溶断される。
【００３４】
図６は、延伸軸を調整するために母材固定部１３６に原器１３８を保持させた一次延伸器４０２を示す。吊下げ機構部１３４には、母材固定部１３６の鉛直度合いを調整する不図示の機構が備えられ、引取り機構部１４０には引取りチャック１４２の鉛直度合いを調整する不図示の機構と引取り機構部１４０を水平面内で前後左右に移動させる不図示の機構とが併せて備えられている。
【００３５】
図７は、図4に示したガラス母材一次延伸ステップ（Ｓ２０４）の詳細なフローチャートを示す。ガラス母材一次延伸ステップ（Ｓ２０４）は、一次延伸器４０２の延伸軸を調整する工程を有する。まず、真直度が保証された金属製またはセラミックス製の棒を原器１３８として準備する。この原器１３８は、通常、ガラス母材１０２とガラス母材１０２に溶着されるダミー棒とを含めた長さを有し、原器１３８の軸線の直線性が全長にわたって保証されている。
【００３６】
まず、図６に示すように、原器１３８を吊下げ機構部１３４の母材固定部１３６に把持させて固定し（Ｓ１１０）、原器１３８の向きが鉛直方向と一致するように吊下げ機構部１３４の傾きＡを調整する（Ｓ１１２）。調整が済んだら一旦原器１３８を母材固定部１３６から取り外す（Ｓ１１４）。
【００３７】
図８は、原器１３８を引取りチャック１４２に把持した一次延伸器４０２を示す。原器１３８を引取り機構部１４０の引取りチャック１４２に把持させて（図７、Ｓ１１６）、把持させた原器１３８の向きが鉛直方向と一致するように引取り機構部１４０の傾きＢを調整する（図７、Ｓ１１８）。このとき、引取りチャック１４２は、原器１３８の長手方向のほぼ中央部を把持するのが望ましい。なお、吊下げ機構部１３４と引取り機構部１４０の調整順序は逆であってもよい。すなわち先に引取り機構部１４０を調整してから、吊下げ機構部１３４を調整してもよい。
【００３８】
図９は、原器１３８を吊下げ機構部１３４及び引取り機構部１４０に把持した一次延伸器４０２を示す。吊下げ機構部１３４及び引取り機構部１４０のそれぞれの調整が終ってから、原器１３８を吊下げ機構部１３４の母材固定部１３６に把持させた状態で原器１３８の下端部を引取り機構部１４０の引取チャック１４２に把持させて固定し（図７、Ｓ１２０）、この状態で鉛直軸線からの原器１３８の水平方向へのずれ量、すなわち鉛直度が、長さ１ｍ当たり０．５ｍｍ以内になるように引取り機構部１４０の水平方向位置あるいは吊下げ機構部１３４の水平方向位置Ｃを調整する（図７、Ｓ１２２）。
【００３９】
次に鉛直度が調整された一次延伸器４０２を用いて、ガラス母材１０２を一次延伸してガラスロッド１０６を形成する（図７、Ｓ１２４）。最後にガラスロッド溶断装置３７０を用いてガラスロッド１０６を溶断する（図７、Ｓ１２６）。
【００４０】
図１０及び図１１は、引取り機構部１４０において、引取りチャック１４２の代わりに引取りローラー１４４ａ、１４４ｂを用いた例を示す。引取りローラー１４４ａ、１４４ｂを用いた場合に、吊下げ機構部１３４と引取り機構部１４０とを結ぶ軸線の鉛直度を調整するには、原器１３８を引取りチャック１４２に把持するステップ（図７、Ｓ１１６）において、原器１３８を引取りローラー１４４ａ、１４４ｂに把持する。次に引取り機構部１４０の傾きを調整するステップ（図７、Ｓ１１８）において、引取りローラー１４４ａ、１４４ｂの回転軸の二軸間の平行度及び水平度を調整して引取り機構部１４０の傾きを調整し、原器１３８が鉛直に保持できるように調整する。
【００４１】
次に、原器１３８を母材固定部１３６及び引取りチャック１４２に把持するステップ（図７、Ｓ１２０）において、図１１に示すように、吊下げ機構部１３４の母材固定部１３６と引取り機構部１４０の引取りローラー１４４ａ、１４４ｂとに原器１３８を把持させる。次に吊下げ機構部１３４及び引取り機構部１４０の水平方向位置を調整するステップ（図７、Ｓ１２２）において、引取りローラー１４４ａ、１４４ｂを含む引取り機構部１４０全体の水平方向位置あるいは吊り下げ機構部１３４の水平方向位置を調整して、吊下げ機構部１３４と引取り機構部１４０とを結ぶ軸線の鉛直度Ｅを調整する。
【００４２】
以上の調整方法により、吊下げ機構部１３４と引取り機構部１４０とを結ぶ軸線の鉛直度が精度良く調整できる。したがって、ダミー棒の軸ずれがない真っ直ぐなガラス母材１０２を延伸した場合のみでなく、ガラス母材１０２に多少の曲がりがある場合でも、ガラス母材１０２にダミー棒を取り付ける際に軸ずれが生じないようにしておけば、所望の真直度の範囲内で細径化されたガラスロッド１０６を得ることができる。
【００４３】
一次延伸器４０２は、ガラス母材１０２を吊下げ機構部１３４、引取り機構部１４０でそれぞれ把持した場合及び両機構部で把持した場合の鉛直度を精度良く調整できる。したがって延伸されたガラス母材１０２の重量によって引取り機構部１４０を支点としてガラス母材１０２の加熱軟化部に生じる曲がりの発生要因となる曲げモーメントが減少できる。このため、予め真っ直ぐなダミー棒を取り付けたガラス母材１０２から延伸されたロッドが延伸途中に軸ずれを発生することがなくなるので、ガラス母材１０２を所望の真直度の範囲内で延伸できる。
【００４４】
図１２は、曲がりの程度が測定されているガラス母材１０２を示す。上記の調整方法により鉛直度が調整された一次延伸器４０２を用いてガラス母材１０２の延伸を行った。次にガラスロッド１０６の曲がりの程度を測定した。まず、延伸したガラスロッド１０６を基準となる水平な２支点１４８、１４９間に静置し、ガラスロッド１０６に沿ってダイヤルゲージ等の測定器１５０を走査させて基準面からの高さの極大もしくは極小値を計測する。次にガラスロッド１０６を１８０度回転させ同様にして基準面からの高さの極大もしくは極小値を計測する。更に最初に測定された極大値と次に測定された極小値との差又は最初に測定された極小値と次に測定された極大値との差の最大値を「２ｈ」とし、ｈを支点間距離Ｌ１で除して単位長さ当たりのガラスロッド１０６の真直度とする。
【００４５】
上記の方法に従って調整した一次延伸器４０２を用いて、ダミー棒の軸ずれがない真っ直ぐのガラス母材１０２を５本延伸し、得られたガラスロッド１０６について図１２に示した方法によって、それぞれの真直度を計測した。得られたガラスロッド１０６の真直度はすべて、ｈ＝０．５ｍｍ以内であった。上記の調整がされていない一次延伸器４０２を用いて延伸されたガラスロッド１０６は、平均して９０％程度、曲がりの手直しが必要であった。
【００４６】
図１３は、一次延伸器４０２が、回転ローラー１４４ａ、１４４ｂの回転数を制御する機構を示す。一次延伸器４０２は、回転ローラー１４４ａ及び１４４ｂのそれぞれの回転数を個別に制御する。ガラス母材１０２は、一次延伸器４０２の母材固定部１３６に吊り下げられ、所定の速度で不図示の加熱炉へ送られる。加熱炉によって加熱・軟化され、延伸されたガラスロッド１０６は、少なくとも一対の左右のローラー１４４ａ、１４４ｂにより引き取られる。ガラス母材１０２の加熱軟化部の中心位置は、外径測定器１５２を用いてガラス母材１０２の加熱軟化部の外径値を測定し、同時にこの外径値を演算処理することにより求められる。外径測定器１５２はレーザー光透過型が用いられる。レーザー光は、加熱炉のヒーター下部に設けた窓からガラス母材１０２の加熱軟化部に向けて照射される。
【００４７】
測定された外径値は外径制御部１５６に入力され、外径の目標値と比較演算されてローラー１４４ａの回転数が制御される。更に、加熱軟化部の中心位置の情報は位置制御部１５８に入力されて、加熱軟化部の中心位置と一次延伸器４０２の延伸軸線１５４との偏差量が求められる。位置制御部１５８は、加熱軟化部の中心位置と延伸軸線１５４との偏差量が実質的に零になるような回転数の補正値を求め、この補正値にローラー１４４ａの回転数を加えた回転数に基づいてローラー１４４ｂを制御する。
【００４８】
図１４は、ガラス母材１０２の加熱軟化部の中心位置と延伸軸線１５４との偏差量とガラスロッド１０６の曲がりとの関係を示す。ガラス母材１０２の加熱軟化部の中心位置と延伸軸線との偏差量すなわち軸ズレ量が大きいほど、ガラスロッド１０６の曲がりが大きくなる。軸ズレ量が大きいとき、ローラー１４４ａ、１４４ｂの表面の耐熱部材は変形し、ローラー１４４ａ、１４４ｂの形状は左右で微妙に異なっている。このことはローラー１４４ａ、１４４ｂの表面の周速が左右で異なることを示している。したがってローラー１４４ａ、１４４ｂの表面の変形がガラスロッド１０６の曲がりの一因となっているので、ローラー１４４ａ、１４４ｂの左右の回転数を個別に制御することによりガラスロッド１０６の曲がりを制御できる。
【００４９】
ローラー１４４ａ、１４４ｂの表面は、高温のガラスロッド１０６を引き取り易いように、耐熱性と柔軟性を有するノンアスベストやアスベスト等からなる耐熱部材で形成されている。このため、ガラスロッド１０６と接触するローラー１４４ａ、１４４ｂの表面は、ガラスロッド１０６の高温とピンチ力や摩擦力により次第に変形する。ローラー１４４ａ、１４４ｂの変形状態が左右のローラーにおいて微妙に異なるので、ローラー１４４ａ、１４４ｂの表面の周速が左右で異なる。
【００５０】
図１５は、ローラー１４４ａ、１４４ｂの表面の変形を示す。左ローラー１４４ａと右ローラー１４４ｂとではその外周形状が極めて相違している。なお、バッチ数はガラス母材１０２の延伸回数である。バッチ数が増すにつれて、ローラー１４４ａ及び１４４ｂの変形と摩耗が進行する。このため、ローラー１４４ａ、１４４ｂの左右でガラスロッド１０６の引き取り量に差を生じ、ガラス母材１０２の加熱軟化部の位置が変動する結果、ガラスロッド１０６に曲がりを生じる。
【００５１】
図１６は、図１５に示したバッチ数３００のローラー１４４ａ、１４４ｂを用いて金属パイプを引き取ったときの金属パイプの加熱軟化部の中心位置の変位を示す。縦軸は、金属パイプの加熱軟化部の中心位置の変位を示し、横軸は時間を示す。ローラー１４４ａ、１４４ｂの回転方向への偏差量の変動を示す曲線Ａは、ローラー１４４ａ、１４４ｂが１回転する間に大きく変動していることを示している。これに対して、曲線Ｂは、ローラー１４４ａ、１４４ｂの前後方向又は奥行き方向への変動が極めて小さいことを示している。
【００５２】
図１７は、本実施例の一次延伸器４０２による加熱軟化部の中心位置の変位を示す。縦軸は、ガラス母材１０２の加熱軟化部の中心位置の変位を示し、横軸は、延伸開始からの時間を示す。延伸開始から約１５００秒後に加熱軟化部の変位は微小に抑えられている。このように左右のローラー１４４a、１４４ｂの回転数を個別に制御することにより、加熱軟化部の中心位置は実質的に一定に保持され、実質的に曲がりのないガラスロッド１０６が製造される。
【００５３】
（比較例）
図１８は、左右のローラー１４４ａ、１４４ｂを同じ回転数で制御した場合の加熱軟化部の中心位置変動の様子を示す。縦軸は、ガラス母材１０２の加熱軟化部の中心位置の変位を示し、横軸は、延伸開始からの時間を示す。実施例と同様の外径測定器１５２を用いてガラス母材１０２の加熱軟化部での外径値を測定し、左右のローラー１４４ａ、１４４ｂを同じ回転数で制御して、所定の径を有するガラスロッド１０６を製造した。左右のローラー１４４ａ、１４４ｂの回転数を同一にすると、加熱軟化部の中心位置の変動が大きく、延伸されたガラスロッド１０６に修正を必要とするほどの曲がりを生じた。
【００５４】
図１９は、ガラスロッド溶断装置３７０に用いられるバーナー１７６の他の実施形態を示す。リング状バーナー１７６は、水素ガス供給管１９０と酸素ガス供給管１９２とに接続された輪状ガス流出口１９４を有する。リング状バーナー１７６の外周部には、冷却水供給管１９８および排水管２００に接続された冷却管１９６が配置されている。なお、輪状ガス流出口１９４は、単層であって水素ガスと酸素ガスとの混合ガスを噴出する構造であってもよく、多層たとえば三層であって上下層から水素ガスを噴出し中層から酸素ガスを噴出する構造であってもよい。
【００５５】
ガラスロッド１０６をリング状バーナー１７６のリング内に設置し、リング状バーナー１７６へ、水素ガスと酸素ガスとを供給し点火すると、火炎１７８により加熱されたガラスロッド１０６の表面が溶融する。リング状バーナー１７６は、加熱効率が良く、ガラスロッド１０６を過剰に加熱する必要がないので、ガラスを２０００℃よりも高温で加熱したときに発生するガラス表面の不透明化が、溶断面に認められない。
【００５６】
上記実施例に従い、ガラスロッド１０６を溶断した。直径１２０ｍｍのガラス母材１０２を水素ガス３００Ｌ／分および酸素ガス１２０Ｌ／分が供給されたリング状バーナー１７６の火炎により１０分間加熱しガラスロッド１０６が溶融したところで、ガラスロッド１０６を延伸するとガラスロッド１０６が溶断された。ガラスロッド１０６の溶断面は円錐形となっており、表面は透明であった。
【００５７】
図２０は、ガラスロッド搬送装置３８０の構成を示す。ガラスロッド搬送装置３８０は、一次延伸器４０２が生成したガラスロッド１０６を搬送するのに用いられる。ガラスロッド１０６は、エアシリンダー収納ボックス２４４に取り付けられた移動側把持部材２４５と固定側把持部材２４６とにより把持される。エアシリンダー収納ボックス２４４に備えられた不図示のエアシリンダーが駆動すると移動側把持部材２４５が固定側把持部材２４６に向かって移動して、ガラスロッド１０６を把持する。
【００５８】
移動側把持部材２４５が固定側把持部材２４６を押す力は、エアシリンダー収納ボックス２４４内のエアシリンダーに流入する空気の圧力を変えることにより変更可能である。操作スイッチボックス２４８に設けられたスイッチをガラスロッド１０６の搬送作業中に操作することによりエアシリンダーの空気圧を変更することができる。本実施例では移動側把持部材２４５を固定側把持部材２４６へ押しつけるための空気圧力を２段階に調節可能な段階的調節方式として、２段階の押しつけ力を得る。例えば移動側把持部材２４５を固定側把持部材２４６へ押しつける弱い方の第１押しつけ力を第１把持力とし、強い方の第２押しつけ力を第２把持力とする。第１把持力を０．５ｋｇとし、第２把持力を８０ｋｇとする。
【００５９】
エアーシリンダの空気圧は、２段階調節方式に限るものではなく、３段階以上に変更する多段階調節方式、あるいは無段階調節方式であってもよい。ロータリーアクチュエーター２５０は、ガラスロッド１０６を垂直状態から水平状態へ回転させ、エアシリンダー収納ボックス２４４を介して把持部材２４５、２４６を回転させる。支持フレーム２５２はガラスロッド搬送装置を一次延伸器４０２に接続して支持する。取手２５４はガラスロッド搬送装置３８０を操作するために用いられ、回転軸２５６はエアシリンダー収納ボックス２４４を回転させる。
【００６０】
図２１は、一次延伸器４０２の収納容器２２４を示す。収納容器２２４は、受け皿２６０、支柱２６２、ガラスロッド１０６を支持する一対の支持部材２３４ａ、２３４ｂ、及びこの下方に設けられた一対の支持部材２３６ａ、２３６ｂを有する。支持部材２３４ａ、２３４ｂ、２３６ａ、２３６ｂの形状は、収納容器２２４内のガラスロッド１０６の支持に好ましい実質的に半円の形状を有し、各一対の支持部材２３４でほぼ円形状の支持部を形成している。支持部材２３４ａ、２３４ｂ及び支持部材２３６ａ、２３６ｂは、それぞれ一端が支柱２６２にピン結合され、他端は、止めピン２５７により支持部材２３４ａと２３４ｂとが、同様に止めピン２５８により支持部材２３６ａと２３６ｂとがそれぞれピン結合される。支柱２６２の高さは１，５５０ｍｍ、受け皿２６０の内径はφ３００ｍｍ、一対の支持部材２３４ａと２３４ｂ及び２３６ａと２３６ｂによって形成されるガラスロッド１０６の支持部の内径はともにφ１８０ｍｍである。
【００６１】
収納容器２２４に、外径φ８０ｍｍのガラスロッド１０６を収納した場合、ガラスロッド１０６がとり得る支柱２６２の前後方向に対する傾き角αは−３．７°〜＋８．１°であり、支柱２６２の左右方向に対する傾き角βは−５．９°〜＋５．９°となる。ここで述べた傾き角α、βはあくまで限界値であり、現実の作業ではこれらの範囲内でガラスロッド１０６は様々な姿勢で収納される。ガラスロッド１０６は収納容器２２４内で様々な姿勢にある。
【００６２】
図２２は、ガラスロッド１０６を搬送するときのガラスロッド搬送装置３８０の動作を示す。収納容器２２４内のガラスロッド１０６を、把持部材２４５、２４６により第１把持力で把持し（ｂ）、支持部材２３４ａ、２３４ｂの規制範囲内でガラスロッド１０６が垂直になるように前後左右にゆする（ｃ）。第１把持力は上述のように非常に弱いので、ガラスロッド１０６をゆすった時に第１把持力以上の力が移動側把持部材２４５に加わると、移動側把持部材２４５が開く構造となっている。また、移動側把持部材２４５とガラスロッド１０６との間、及び固定側把持部材２４６とガラスロッド１０６との間に作用する摩擦力は、ガラスロッド１０６の重量と比較して遙かに小さいので、第１把持力でガラスロッド１０６を把持した状態でガラスロッド搬送装置３８０を上昇させても、ガラスロッド１０６を持ち上げることはできない。
【００６３】
ガラスロッド１０６が垂直になったことを確認した後、把持力を第１把持力から第２把持力に切り替え（ｄ）、止めピン２５７、２５８を外して、支持部材２３４ａ、２３４ｂ及びこの下方の支持部材２３６ａ、２３６ｂをそれぞれ開放してガラスロッド１０６を取り出し搬送する。収納容器２２４から取り出されたガラスロッド１０６は、水平状態に回転させられ、保管場所に並べられる。ガラスロッド１０６を保管場所に水平状態で並べる際、ガラスロッド搬送装置３８０の上昇・下降用エアシリンダーに常時一定圧以上の空気圧力を作用させることにより、ガラスロッド搬送装置３８０の自重がガラスロッド１０６にかからないようにして、ガラスロッド１０６の折損を防止することができる。
【００６４】
図２３は、ガラスロッド搬送装置３８０の他の実施形態を示す。ガラスロッド搬送装置３８０は、ロータリーアクチュエーターをそれぞれ備えた２個の回転機構Ａ、Ｂを有している。具体的には、ロータリーアクチュエーター２５０により回転軸２５６を回転させて、ガラスロッド１０６を垂直から水平状態とする回転機構Ａと、ロータリーアクチュエーター２６４により回転軸２６８を回転させ、回転軸２６８を支軸として連結軸２６６を介してガラスロッド１０６を上下又は左右に移動させるもう一つの回転機構Ｂとを有する。回転軸２６８は、回転軸２５６と水平又は垂直方向に直交する。
【００６５】
図２４は、図２３に示したガラスロッド搬送装置３８０がガラスロッド１０６を搬送するときの動作を示す。図２４（ａ）は、ガラスロッド搬送装置３８０がガラスロッド１０６を保持した状態の平面を示し、図２４（ｂ）は、ガラスロッド搬送装置３８０がガラスロッド１０６をＶブロック２４０へ移動した状態の断面を示す。図２４（ａ）に示すようにガラスロッド１０６を垂直に把持した把持部材２４５、２４６は、ロータリーアクチュエーター２５０を作動させることにより、垂直から水平の状態へ回転させられる。次に図２４（ｂ）に示すようにロータリーアクチュエーター２６４を作動させ、把持部材２４５、２４６を下方に回転させる。
【００６６】
ロータリーアクチュエーター２６４を作動させることにより、移動側把持部材２４５の開閉方向が、垂直方向から水平方向になる。このため、移動側把持部材２４５を開き、ガラスロッド１０６を開放してＶブロック２４０に載せた後、把持部材２４５、２４６を上方に待避させることが可能となる。したがって、ガラスロッド１０６を垂直から水平に回転させる回転機構Ａに加えて、回転軸２５６と直交するもう一つの回転軸２６８を有する回転機構Ｂを備えることにより、ガラスロッド１０６の搬送作業性が大きく向上する。
【００６７】
図２５は、本発明のガラスロッド二次延伸装置１１１の構成を示す。ガラスロッド二次延伸装置１１１は、機台１１２と、固定チャック１１８及び可動チャック１１９と、加熱源１２２と、マスフローコントローラー２７８と、テールストック１１４及び１１６と、テール駆動モーター２７５と、テール駆動エンコーダー２７３と、外径測定器１２４と、移動台１２０と、すべりねじ２７０と、移動台モーター２７４と、移動台エンコーダー２７２と、チェーン２７６と、制御器２８０とを備える。
【００６８】
固定チャック１１８及び可動チャック１１９は、ダミー棒１０８が両端に溶着されたガラスロッド１０６を把持する。加熱源１２２は、固定チャック１１８及び可動チャック１１９に把持されたガラスロッド１０６を加熱する。マスフローコントローラー２７８は、加熱源１２２に供給するガス量を調整する。テールストック１１６は、可動チャック１１９を移動してガラスロッド１０６を延伸する。テール駆動モーター２７５は、テールストック１１６を駆動する。テール駆動エンコーダー２７３は、テール駆動モーター２７５の回転量を検出するとともにテール駆動モーター２７５の速度を制御する。テール駆動エンコーダー２７３が検出したテール駆動モーター２７５の回転量からテールストック１１６の移動量を得ることができる。
【００６９】
外径測定器１２４は、ガラスロッド１０６の外径をガラスロッド１０６の軸方向の位置に対応させて測定する。移動台１２０は、加熱源１２２及び外径測定器１２４が上部に設けられており、加熱源１２２及び外形測定器１２４を移動する。移動台１２０は、固定チャック１１８及び可動チャック１１９を結ぶ軸線と平行に設けられた、すべりねじ２７０に沿って移動自在に機台１１２上に設置され、すべりねじ２７０及びチェーン２７６を介して移動台モーター２７４により駆動される。移動台エンコーダー２７２は、移動台モーター２７４の速度を制御する。制御器２８０は、移動台エンコーダー２７２、移動台モーター２７４、チェーン２７６、すべりねじ２７０、及び移動台１２０を介して加熱源１２２の移動量を制御する。制御器２８０は、マスフローコントローラー２７８を制御することにより加熱源１２２に供給するガス量を制御する。制御器２８０は、テール駆動エンコーダー２７３を制御して、テール駆動モーター２７５の回転速度を制御することによりテールストック１１６の移動速度を制御する。テールストック１１６の移動速度を制御することでガラスロッド１０６が延伸される速度を制御する。
【００７０】
テールストック１１４、１１６、固定チャック１１８、可動チャック１１９、テール駆動モーター２７５、及びテール駆動エンコーダー２７３は、ガラスロッド１０６を延伸する延伸部を構成する。
【００７１】
外形測定器１２４が測定した外形測定位置及び外形測定値とテールストック１１６の移動量から得られたガラスロッド１０６の長さの変化とのデータは、制御器２８０に入力される。制御器２８０は、入力されたデータに基づいて、加熱源１２２の移動量及び加熱源１２２に供給するガス量などの加熱条件やテールストック１１６の延伸速度を制御する。
【００７２】
図２６は、図４に示したガラスロッド二次延伸ステップ（Ｓ２０６）の詳細なフローチャートを示す。ガラスロッド二次延伸ステップ（Ｓ２０６）においては、まず、固定チャック１１８及び可動チャック１１９にダミー棒１０８をセットし、ガラスロッド１０６の両端にダミー棒１０８を溶着して（Ｓ１４６）、ガラスロッド１０６をガラスロッド二次延伸装置１１１にセットする。次にガラスロッド１０６とダミー棒１０８とのつなぎ目に、標識として深さ３ｍｍの切り込み２８４をつなぎ目の軸周り全体に設ける（Ｓ１４７）。
【００７３】
次に、ガラスロッド１０６の外径測定の開始位置及び終了位置と目標径とを設定する（Ｓ１５０）、次に、外径測定器１２４を用いて延伸前のガラスロッド１０６の外径をガラスロッド１０６の軸方向の位置に対応させて測定する（Ｓ１５２）。測定した外径とその測定位置に基づいてガラスロッド１０６の軸方向の各位置における延伸速度を設定し、ガラスロッド１０６の外径の平均値に基づいて加熱源１２２に供給するガス量及び加熱源１２２の移動量を含む加熱条件を設定する（Ｓ１５３）。次に、ガラスロッド１０６を加熱源１２２を用いて設定した加熱条件で加熱しながら、設定した延伸速度でテールストック１１６を移動し、ガラスロッド１０６を順次延伸する（Ｓ１５４）。
【００７４】
次に、ガラスロッド１０６とダミー棒１０８のつなぎ目に設けた切り込み２８４の位置を外径測定器１２４によって検出することにより、ガラスロッド１０６の有効部の位置を検出し、テール駆動エンコーダー２７３によりテールストック１１６の移動量を測定することで、ガラスロッド１０６の軸方向の長さの変化を測定する。更に切り込み２８４からガラスロッド１０６の中央側に５０ｍｍの箇所の外径を測定する（Ｓ１５６）。次に、切り込み２８４の位置とガラスロッド１０６の軸方向の長さの変化に基づいて加熱源１２２の加熱位置を設定し、測定した外径に基づいて加熱源１２２のガス量を設定する。更に測定した外径に基づいてテールストック１１６の移動速度を設定する（Ｓ１５７）。次にガラスロッド１０６を設定した加熱条件及び延伸速度で加熱延伸してガラスロッド１０６の端部を外径が絞られた形状に絞り加工する（Ｓ１５８）。
【００７５】
次に、外径測定器１２４を用いて絞り部分及び絞りにより伸長した部分の外径を位置と対応させて測定して絞り部の位置を検出し、さらにテール駆動エンコーダー２７３を用いて、絞りによるガラスロッド１０６の軸方向の長さの変化を測定する（Ｓ１６０）。次に検出された絞り部の位置及びガラスロッド１０６の軸方向の長さの変化に基づいて、ガラスロッド１０６を火炎によって研磨する火炎研磨の開始位置と終了位置及び火炎の火力条件を設定する（Ｓ１６１）。
【００７６】
火炎研磨の開始位置及び終了位置については、ガラスロッド１０６の絞り加工によって強く加熱された部分の近傍に火炎研磨すべき曇りが発生するので、曇りが発生する場所を火炎研磨の開始位置及び終了位置とする。次に加熱源１２２を用いて、設定された火炎研磨の開始位置から終了位置までのガラスロッド１０６を、設定された火力条件により火炎研磨する（Ｓ１６２）。火炎研磨終了後、ガラスロッド１０６の仕上がり外径及び長さを測定してガラスロッド１０６の形状を確認する（Ｓ１６４）。次にダミー棒１０８をガラスロッド１０６から除去し（Ｓ１６６）、ガラスロッド１０６を表面処理（Ｓ１６８）してプリフォーム１０７とする。
【００７７】
上述したように、延伸ステップ（Ｓ１５４）、端部絞りステップ（Ｓ１５８）、及び火炎研磨ステップ（Ｓ１６２）のそれぞれの作業開始前にガラスロッド１０６の軸方向の位置に対応させて外径を測定し、次工程の加熱条件や延伸速度を的確に設定することにより安定した品質のガラスロッド１０６を製造することができる。
【００７８】
図２７は、ガラスロッド二次延伸装置１１１の固定チャック１１８及び可動チャック１１９に冷却装置３３０を設けた例を示す。冷却装置３３０は、チャック１１８、１１９に冷却水を循環することにより加熱源１２２の輻射熱からチャック１１８、１１９を保護する。冷却装置３３０は、気体もしくは液体の冷却媒を使用する。チャック１１８、１１９に冷却装置３３０を設けることにより、チャック１１８、１１９の温度上昇が制御され、チャック１１８、１１９の変形が抑えられる。このため、ガラスロッド１０６を回転させる駆動力の伝達精度が低下せず、ガラスロッド１０６の加熱むらがなくなり、ガラスロッド１０６の外径値の変動が減少する。
【００７９】
（実施例）
図２７に示す、冷却装置３３０が設けられたチャック１１８、１１９、及び加熱源１２２を用いて、加熱源１２２に燃焼ガスとしてＯ２＝１５０ＳＬＭ、Ｈ２＝３００ＳＬＭを供給し、１５ｒｐｍで回転している外径５０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのガラスロッド１０６を、加熱源１２２を約２０ｍｍ／ｍｉｎの速さで相対的に移動させながら火炎研磨した。
【００８０】
図２８は、実施例及び下記の比較例におけるチャック１１８、１１９の温度を測定した結果を示す。縦軸はチャック１１８、１１９の温度、横軸は火炎研磨の加工時間を示す。実施例のチャック１１８、１１９は約４５℃と低い温度に維持された。したがってチャック１１８、１１９の変形によるガラスロッド１０６を回転する駆動力の変動が少なかったので火炎研磨されたガラスロッド１０６の外径値の変動幅は０．０２％と小さい値であった。
【００８１】
（比較例）
図２７に示すチャック１１８、１１９から冷却装置３３０を取り外した以外は、実施例と同様の条件でガラスロッド１０６を加工したところ、チャック１１８、１１９の温度が図２８に示すようにほぼ１００℃に達した。このためチャック１１８、１１９が変形してガラスロッド１０６を回転させる駆動力が変動し、火炎研磨後のガラスロッド１０６の外径値の変動幅が１．０％と実施例よりも大きくなった。
【００８２】
図２９は、加熱源１２２と外径測定器１２４との距離及びガラスロッド１０６の外径値の変動率の関係を示す。図２９のガラスロッドの外径の変動率（％）は、（ガラスロッドの最大径−ガラスロッドの最小径）／（平均径）×１００を表す。図２５のガラスロッド二次延伸装置１１１の外径測定器１２４は、加熱源１２２から一定の距離、すなわち１０ｍｍから５０ｍｍ離れた位置に設置されているのでガラスロッド１０６の正確な外径測定値が得られ、ガラスロッド１０６の外径を正確に制御できる。
【００８３】
ガラスロッド１０６の延伸時は、加熱源１２２が移動しているので加熱によりガラスロッド１０６が最も高温になっている位置は、そのとき加熱源１２２で加熱されている位置より多少ずれた位置にある。単位長さ当たりの延伸速度は、ガラスロッド１０６が最も高温になっている位置で最大になる。この延伸速度が最も大きくなる位置の外径及び目標値に基づいて加熱源による加熱量及びチャックの移動速度を制御することが好ましい。したがって、加熱源１２２から一定の距離離れた位置に外径測定器１２４を設けることでガラスロッドの延伸される速度が最大になる位置におけるガラスロッド１０６の外径を測定し、この外径と延伸目標径との差に基づいてチャック１１９の移動速度を制御する。
【００８４】
加熱源１２２から一定距離離れた位置とは、加熱源１２２が設置された位置から加熱源１２２の移動方向とは逆方向に１０ｍｍから５０ｍｍ離れた位置である。つまり、外径測定器１２４は、加熱源１２２から加熱源１２２の移動方向とは反対方向に１０ｍｍから５０ｍｍ離れた位置に設置される。
【００８５】
加熱源１２２が酸水素バーナーであるときは、加熱源１２２に供給する水素ガス流量を３０リットル／分から５００リットル／分とし、水素／酸素の流量比を１．５から３．０としてガラスロッド１０６を加熱し、加熱源１２２の移動速度を２ｍｍ／分から６５ｍｍ／分の範囲で制御する。水素ガス流量は、３０リットル／分未満では熱量が不足し、５００リットル／分を超えると燃料が無駄になる。また、水素／酸素の流量比が上記の範囲から外れると、熱量が不足し延伸が困難となる。
【００８６】
また、加熱源１２２がプロパンガスバーナーであるときは、加熱源１２２に供給するプロパンガス流量を１リットル／分から１５リットル／分とし、プロパンガス／酸素の流量比を０．１から０．３として、ガラスロッド１０６を加熱し、加熱源１２２の移動速度を２ｍｍ／分から６５ｍｍ／分の範囲で制御する。プロパンガス流量は、１リットル／分未満では熱量が不足し、１５リットル／分を超えると燃料が無駄になる。また、プロパンガス／酸素の流量比が上記の範囲から外れると、熱量が不足し延伸が困難となる。加熱源１２２の移動速度は、２ｍｍ／分から６５ｍｍ／分の範囲で制御するのがよく、２ｍｍ／分未満では延伸に時間がかかりすぎ、６５ｍｍ／分を超えるとガラスロッド１０６の中心まで十分加熱されず、延伸が困難になる。
【００８７】
（実施例１）
加熱源１２２と外径測定器１２４との間の距離を１５ｍｍに設定してガラスロッド１０６の延伸を始めた。ガラスロッド１０６の延伸中、測定されたガラスロッド１０６の外径および延伸目標径との差に基いて、加熱源１２２とテールストック１１６の移動速度を制御した。加熱源１２２の燃焼条件は、水素ガス流量を２２４リットル／分、水素／酸素流量比を２．５、加熱源１２２の移動速度を１１ｍｍ／分に設定した。延伸後のガラスロッド１０６の外径の変動率は、０．９％であった。
【００８８】
（実施例２）
加熱源１２２と外形測定器１２４との間の距離を４０ｍｍに設定した。水素ガス流量を１９９リットル／分、水素／酸素流量比を２．５、加熱源１２２の移動速度を１３ｍｍ／分に設定した。延伸後のガラスロッド１０６の外径の変動率は、０．６％であった。
【００８９】
（比較例１）
加熱源１２２と外形測定器１２４との間の距離を５ｍｍに設定した。水素ガス流量を２０９リットル／分、水素／酸素流量比を２．５、加熱源１２２の移動速度を１２ｍｍ／分に設定した。加熱源１２２と外形測定器１２４との間の距離が近すぎたので、延伸後のガラスロッド１０６の外径の変動率は、３．７％と実施例１及び実施例２よりも大きい値となった。
【００９０】
（比較例２）
加熱源１２２と外形測定器１２４との間の距離を６０ｍｍに設定した。水素ガス流量を２３７リットル／分、水素／酸素流量比を２．５、加熱源１２２の移動速度を１０ｍｍ／分に設定した。加熱源１２２と外形測定器１２４との間の距離が離れすぎていたので、延伸後のガラスロッド１０６の外径の変動率は、２．５％と、実施例１及び実施例２よりも大きい値となった。
【００９１】
（比較例３）
加熱源１２２と外形測定器１２４との間の距離を１５ｍｍに設定した。水素ガス流量を２１５リットル／分、水素／酸素流量比を１．０、加熱源１２２の移動速度を１２ｍｍ／分に設定した。水素／酸素流量比が１．０と、１．５より小さかったのでガラスロッド１０６を延伸することができなかった。
【００９２】
（比較例４）
加熱源１２２と外形測定器１２４との間の距離を１５ｍｍに設定した。水素ガス流量を１９５リットル／分、水素／酸素流量比を４．０、加熱源１２２の移動速度を１３ｍｍ／分に設定した。水素／酸素流量比が４．０と、３．０より大きかったのでガラスロッド１０６を延伸することができなかった。
【００９３】
（比較例５）
加熱源１２２と外形測定器１２４との間の距離を１５ｍｍに設定した。水素ガス流量を２０４リットル／分、水素／酸素流量比を２．５、加熱源１２２の移動速度を７０ｍｍ／分に設定した。加熱源１２２の移動速度が７０ｍｍ／分と、６５ｍｍ／分より大きかったので延伸することができなかった。
【００９４】
図３０は、図２５のガラスロッド二次延伸装置１１１に引張り張力測定器２８２を設けた構成を示す。このガラスロッド二次延伸装置１１１には、可動チャック１１９にガラスロッド１０６に加わる引張り張力を測定する引張り張力測定器２８２が設けられている。ガラスロッド二次延伸装置１１１は、移動台エンコーダー２７２によって、移動台１２０上の加熱源１２２の位置を検知することができる。引張り張力測定器２８２は、制御器２８０に接続される。加熱源１２２の移動量が所定の距離に達するまで、制御器２８０は、引張り張力測定器２８２から与えられたガラスロッド１０６の引張り張力の値に基づいて、テールストック１１６の移動する速度を制御する。
【００９５】
図３１は、図２６に示した延伸ステップ（Ｓ１５４）の詳細なフローチャートを示す。まずガラスロッド１０６の所定部位が溶融軟化するまで加熱源１２２により予備加熱し、ガラスロッド１０６を延伸可能な状態にする（Ｓ１３２）。次に、移動台１２０を移動することにより移動台１２０上の加熱源１２２を移動する。この加熱源１２２の移動速度は、延伸初期においては、なるべく遅くした方がガラスロッド１０６の外径の変動をより抑制することができるが、一定の速度で移動するようにしてもよい。また、加熱源１２２に供給するガス量は一定でもよい。
【００９６】
次に、引張り張力測定器２８２が測定したガラスロッド１０６の引張り張力が、下記に述べる定常時の引張り張力の平均値の８０％から１１０％になるようにテールストック１１６の移動速度を制御する（Ｓ１３６）。したがって、ガラスロッド１０６の軸方向の各位置における外径に基づいて設定されたテールストック１１６の移動速度がガラスロッド１０６の引張り張力に基づいて再設定される。ガラスロッド１０６は、加熱源１２２が、５０ｍｍから１５０ｍｍ移動するまで上記の引張り張力で延伸される（Ｓ１３８）。
【００９７】
さらに、加熱源１２２が５０ｍｍから１５０ｍｍ移動したことを、移動台エンコーダー２７２により制御器２８０が検知すると（Ｓ１３８）、テールストック１１６を移動する速度は、テール駆動エンコーダー２７３を制御することにより、下記に述べる定常時の速度に切換えられる（Ｓ１４０）。外径測定器１２４により、ガラスロッド１０６の外径を測定しつつ（Ｓ１４２）延伸し、所望の外径および長さにガラスロッド１０６が延伸された時点で延伸を終了する（Ｓ１４４）。
【００９８】
なお、ここで定常時の速度とは、延伸前と延伸後のガラスロッド１０６の物質収支が合うようになる速度を言う。例えば、ここでガラスロッド１０６の延伸する前の元径をＤ１、縮径する目標径をＤ２、加熱源１２２の移動速度をｖ１、ガラスロッド１０６を延伸する速度をｖ２として、その時加熱された部分以外では延伸は起こらず、加熱延伸される部分は極めて小さいと仮定すると、
【００９９】
Ｄ１ ２ｖ１＝Ｄ２ ２（ｖ１ ＋ｖ２）
が成り立つときのガラスロッド１０６を延伸する速度ｖ２が定常時の速度である。したがって延伸するガラスロッド１０６の元径及び目標径から、加熱源１２２の移動速度及びテールストック１１６の移動速度を調整することによりガラスロッド１０６を延伸する速度を設定すれば良い。また、ガラスロッド１０６の定常時の引張り張力は、定常時のテールストック１１６の移動速度によりガラスロッド１０６を延伸したときの引張り張力である。
【０１００】
図３２はガラスロッド１０６を延伸する際に外径の変動が生じる過程を示す。ガラスロッド１０６には、加熱されると軟化する性質があるが、図３２（１）に示すように予備加熱だけでは延伸が可能になるまで十分に軟化させることができない場合がある。その状態で加熱源１２２の移動を開始しつつ、同時に所定の速度でテールストック１１６を移動して延伸を開始すると、ガラスロッド１０６に発生する引張り張力は通常の２倍から３倍となり、図３２（２）の斜線部に示すように予備加熱された部分は急速に伸長し細径化する。このときのガラスロッド１０６の伸びは概ね予備加熱された部分に吸収されてしまい、加熱源１２２が新たに加熱した部分はあまり延伸されないので図３２（３）に示すようにガラスロッド１０６に径のくびれが生じる。
【０１０１】
ガラスロッド１０６の外径の変動はガラスロッド１０６の延伸を開始した場所から５０ｍｍの付近までの領域で発生しやすい。この場所より延伸が進むとガラスロッド１０６への熱供給及びガラスロッド１０６の軟化の速さとガラスロッド１０６の延伸の速度とのバランスがとれて定常状態となるので、図３２（４）に示すようにガラスロッド１０６の外径の変動は起こらなくなる。そこで、延伸初期はガラスロッド１０６の引張り張力を定常時の引張り張力の平均値の１１０％以下になるようにテールストック１１６の移動速度を制御しつつガラスロッド１０６を延伸することによって、延伸初期におけるガラスロッド１０６への熱供給及びガラスロッド１０６の軟化の速さとガラスロッド１０６の延伸の速度とのバランスをとり、ガラスロッド１０６の延伸初期における外径の変動を抑制する。
【０１０２】
また、延伸初期のガラスロッド１０６の引張り張力が定常時の８０％未満であると、ガラスロッド１０６の外径が目標径に達するまでの距離が長くなるので、製品として使用できる部分が少なくなり歩留りが悪化する。また、ガラスロッド１０６が目標径に達するまでに時間がかかる。したがって、延伸初期のガラスロッド１０６の引張り張力は定常時の引張り張力の平均値の８０〜１１０％とすることが好ましい。
【０１０３】
図３３は、図３１の延伸ステップ（Ｓ１５４）に沿って延伸されるガラスロッド１０６を示す。まず図３３（１）及び（２）に示すようにガラスロッド１０６を予備加熱した後に加熱源１２２を移動させ、テールストック１１６を移動してガラスロッド１０６の延伸を開始する。ガラスロッド１０６の引張り張力を定常時の引張り張力の１１０％以下に制御するので、ガラスロッド１０６に過大な引張り張力がかからず、ガラスロッド１０６が急激に延伸されてくびれを生じるようなことがない。そして、このバランスがとれた状態が保たれたまま、加熱源１２２が所定距離を移動すれば、図３３（３）に示すように延伸初期から定常時までのガラスロッド１０６への熱供給及びガラスロッド１０６の軟化の速さとガラスロッド１０６を延伸する速度とのバランスが保たれて、ガラスロッド１０６の外径の変動が防止できる。
【０１０４】
しかし、このまま引張り張力を基準としてテールストック１１６の移動速度を制御すると、ガラスロッド１０６の引張り張力は加熱源１２２から受ける微妙な熱量の変化等によって変化する。そのためガラスロッド１０６の引張り張力を一定に制御するためにテールストック１１６を移動する速度が変動し、延伸されたガラスロッド１０６の外径が変動する。そこで、延伸開始から加熱源１２２が所定距離を移動した後に、テールストック１１６の移動速度を定常時の速度に切換えることで、引張り張力の微細な変動によるガラスロッド１０６の外径の変動を防止することができる。
【０１０５】
テールストック１１６の移動速度を定常時の速度に切換える時期は、加熱源１２２が５０ｍｍから１５０ｍｍ移動した時とする。延伸開始から加熱源１２２が５０ｍｍ移動しないうちは、ガラスロッド１０６への熱供給及びガラスロッド１０６の軟化の速さとガラスロッド１０６が延伸される速度とのバランスがとれていない状態なので、延伸の速度を定常時の速度に切換えた場合、外径の変動によるくびれが生じる可能性がある。次に、加熱源１２２が５０ｍｍ移動するまではガラスロッド１０６の引張り張力を定常時の１１０％以下に制御する。一方、加熱源１２２が１５０ｍｍ移動するまでには、テールストック１１６の移動速度を定常時の速度に切換えることが好ましい。
【０１０６】
（実施例）
ガラスロッド二次延伸装置１１１を用いてガラスロッド１０６の延伸を行った。外径が６５ｍｍφ、長さ９８０ｍｍのガラスロッド１０６の両端に、外径が６０ｍｍφ、長さ２５０ｍｍのダミー棒１０８を溶着した。ガラスロッド１０６とダミー棒１０８とを溶着した時の軸周りの回転数は３０ｒｐｍであった。加熱源１２２として酸水素バーナを用いた。加熱源１２２に供給した酸素ガスは９６Ｌ／ｍｉｎ、水素ガスは２４０Ｌ／ｍｉｎであった。
【０１０７】
ガラスロッド１０６を予備加熱した後、加熱源１２２を移動速度１２．４ｍｍ／ｍｉｎで移動させて延伸を開始した。この条件で直径６５ｍｍφのガラスロッド１０６を５０ｍｍφまで延伸する場合における定常時の引張り張力は約１００ｋｇｆ／ｃｍ２であり、テールストック１１６の移動速度は８．６ｍｍ／ｍｉｎである。したがって延伸開始から加熱源１２２が１００ｍｍ移動するまでは、引張り張力が１１０ｋｇｆ／ｃｍ２を超えないようにテールストック１１６の移動速度を制御した。加熱源１２２が１００ｍｍ移動した後は、テールストック１１６の移動速度を定常時の速度である８．６ｍｍ／ｍｉｎに制御してガラスロッド１０６を延伸した。
【０１０８】
図３４は、実施例における延伸初期のガラスロッド１０６の引張り張力を示す。縦軸は、ガラスロッド１０６に発生する引張り張力を示し、横軸は、延伸開始時からの加熱源１２２の移動距離を示す。ガラスロッド１０６の引張り張力は、加熱源１２２が１００ｍｍ移動するまでの延伸初期において、１１０ｋｇｆ／ｃｍ２以下になっている。
【０１０９】
図３６は延伸後のガラスロッド１０６の外径変動を示す。縦軸はガラスロッド１０６の径方向距離を示し、横軸はガラスロッド１０６の長手方向の距離を示す。実施例の方法によって延伸されたガラスロッド１０６にはくびれ等の径変動が少なく、延伸開始から１００ｍｍ程度で目標径とすることができた。さらに、実施例の方法によって延伸されたガラスロッド１０６における定常の速度で延伸された定常部の外径を測定したところ、従来の延伸方法で延伸した場合と同程度の外径の精度であった。
【０１１０】
（比較例）
実施例と同様に、加熱源１２２の移動速度とガス量は同条件で、直径６５ｍｍφのガラスロッド１０６を直径５０ｍｍφまで延伸した。延伸開始時から、テールストック１１６の移動速度を定常時の速度である８．６ｍｍ／ｍｉｎに制御して延伸した。
【０１１１】
図３５は、比較例における延伸初期のガラスロッド１０６の引張り張力の変動を示す。縦軸は、ガラスロッド１０６に発生する引張り張力を示し、横軸は、加熱源１２２の延伸開始時からの移動距離を示す。ガラスロッド１０６の引張り張力は、加熱源１２２が１００ｍｍ移動するまでの延伸初期において、定常時の引張り張力の３倍の３００ｋｇｆ／ｃｍ２となった。図３６に示すように比較例の延伸後のガラスロッド１０６には延伸開始から１００ｍｍ程度の箇所に大きなくびれが残り、その後も延伸開始から３００ｍｍ程度の箇所までうねりが続くため、この部分は製品として使えず歩留りが低くなった。
【０１１２】
図３７は、図２６に示した端部絞りステップ（Ｓ１５８）の詳細なフローチャートを示す。まず、ガラスロッド１０６の絞り位置を検出する（Ｓ１６９）。次に、加熱源１２２の火炎によってガラスロッド１０６の所定箇所を軟化温度近くまで加熱する（Ｓ１７０）。次に、加熱源１２２でガラスロッド１０６の所定箇所を加熱しながらテールストック１１６を移動することで、ガラスロッド１０６の所定箇所を細く延伸する（Ｓ１７２）。次に、延伸されたガラスロッド１０６の所定箇所の中心からガラスロッド１０６の中央側の領域に加熱源１２２を移動し、予備加熱ステップ（Ｓ１７０）よりも火炎の太さを細くして二次加熱する（Ｓ１７４）。さらにテールストック１１６を移動することでガラスロッド１０６の所定箇所を細く延伸し（Ｓ１７６）、太さを予備加熱ステップ（Ｓ１７０）よりも細く絞った火炎でガラスロッド１０６の所定箇所を吹き飛ばして溶断する（Ｓ１７８）。
【０１１３】
図３８は、図３７に示した絞り位置検出ステップ（Ｓ１６９）において、絞り位置を検出するためにガラスロッド及びダミー棒のつなぎ目に標識として設けられた切込み２８４を示す。ガラスロッド１０６とダミー棒１０８のつなぎ目に標識を設ける。ガラスロッド二次延伸装置１１１に標識を認識する機器を設置し、標識を認識する機器を用いて標識の位置を検出する。検出された標識の位置に基づいて絞り加工を開始する位置を設定し、設定された絞り開始位置においてガラスロッド１０６の延伸加工を終了させるとともにガラスロッド１０６の端部絞り加工を始める。図３８の方法は、標識を認識する機器が、外径測定器１２４などの径を測定する機器であるときに用いられる。
【０１１４】
図３９は、標識の他の例としてガラスロッド及びダミー棒のつなぎ目に塗布されたマーキング２８７を示す。図３９の方法は、標識を認識する機器が画像処理装置であるときに用いられる。
【０１１５】
図４０は、絞り位置検出ステップ（Ｓ１６９）において、切込み２８４を検出するガラスロッド二次延伸装置１１１を示す。ガラスロッド１０６の両端にダミー棒１０８を溶着し、ダミー棒１０８が溶着されたガラスロッド１０６の両端をガラスロッド二次延伸装置１１１の不図示のチャックに固定する。ガラスロッド１０６とダミー棒１０８とのつなぎ目となる溶着位置に深さ３ｍｍの切込み２８４が全周に設けられている。ガラスロッド１０６の延伸中、外径測定器１２４は、ガラスロッド１０６の外径を測定する。外径測定器１２４が外径の変化から切込み２８４の位置を検出すると、ガラスロッド二次延伸装置１１１はガラスロッド１０６とダミー棒１０８のつなぎ目より多少ガラスロッド１０６の中央側で泡のない部分又は直径０．３ｍｍ以上の泡を含まない部分で絞りを開始し、延伸から絞りへと作業を移行する。
【０１１６】
標識がマーキング２８７である場合、ガラスロッド１０６とダミー棒１０８とのつなぎ目に蛍光塗料を塗布する。移動台１２０の外径測定器１２４の位置に蛍光塗料を検出することのできる画像処理装置の撮像部を設置する。撮像部は、ガラスロッド１０６の延伸中、ガラスロッド１０６の画像を処理する。撮像部が蛍光塗料を検出すると、ガラスロッド二次延伸装置１１１は、ガラスロッド１０６とダミー棒１０８のつなぎ目より多少プリフォームの中央側で泡のない部分又は直径０．３ｍｍ以上の泡を含まない部分に火炎の中心があたる位置で絞りを開始し、延伸から絞りへと作業を移行する。
【０１１７】
図４１は、図３７のフローチャートに示したガラスロッド１０６の端部絞り加工における、絞り位置を検出した（Ｓ１６９）後の加熱源１２２及びテールストック１１６の動作を示す。絞り予備加熱ステップ（Ｓ１７０）においては、加熱源１２２は火炎によってガラスロッド１０６の所定箇所を軟化温度近くまで加熱する。絞り延伸ステップ（Ｓ１７２）においては、加熱源１２２は、ガラスロッド１０６の所定箇所を加熱し、テールストック１１６は、移動してガラスロッド１０６の所定箇所を細く延伸する。
【０１１８】
二次加熱ステップ（Ｓ１７４）においてテールストック１１６は停止し、加熱源１２２は、ガラスロッド１０６の所定箇所の中心からガラスロッド１０６の中央側の領域、図における左方に移動し、絞り予備加熱ステップ（Ｓ１７０）よりも火炎の太さを細くして加熱する。絞り二次延伸ステップ（Ｓ１７６）において加熱源１２２は、更に左方に移動してガラスロッド１０６を加熱し、テールストック１１６も移動してガラスロッド１０６の所定箇所を細く延伸する。絞り溶断ステップ（Ｓ１７８）において加熱源１２２は、絞り二次延伸ステップ（Ｓ１７６）における位置で、絞り予備加熱ステップ（Ｓ１７０）よりも火炎の太さを細く絞った火炎でガラスロッド１０６を加熱し、テールストック１１６は移動してガラスロッド１０６を溶断する。
【０１１９】
図４２は、図３７に示した端部絞りステップ（Ｓ１５８）において、ガラスロッド１０６の端部絞り加工の経過時間に基づいて加熱源１２２のガス量と移動量及びテールストック１１６の移動速度を制御する端部絞り加工方法の設定の一例を示す。ガラスロッド二次延伸装置１１１は、第２加熱条件・延伸速度設定ステップ（Ｓ１５７）において、切り込み２８４の位置とガラスロッドの軸方向の長さの変化及び外径とに基づいて設定された加熱源１２２に供給されるガス量及び移動量とテールストック１１６の移動速度とを、ガラスロッド１０６の端部絞り加工の進捗に伴う経過時間に基づいて再設定する。
【０１２０】
例えば、絞り予備加熱ステップ（Ｓ１７０）においては、３００秒の間、加熱源１２２の移動量が０ｍｍ、テールストック１１６の移動速度が０ｍｍ／分の状態で、ガス量が、水素、Ｈ２については２５０ｃｃ／分、加熱源１２２の内側の出口における酸素Ｏ２(内)については３０ｃｃ／分、外側の酸素Ｏ２(外)については１００ｃｃ／分に設定された加熱源１２２を用いてガラスロッド１０６を加熱する。
【０１２１】
次に絞り延伸ステップ（Ｓ１７２）においては、６０秒の間、ガス量が水素、Ｈ２については２５０ｃｃ／分、加熱源１２２の内側の出口における酸素Ｏ２(内)については３０ｃｃ／分、外側の出口の酸素Ｏ２(外)については１００ｃｃ／分に設定された加熱源１２２を用いてガラスロッド１０６を加熱して、加熱源１２２の移動量を０ｍｍにした状態で、テールストック１１６を１０ｍｍ／分の速度で移動してガラスロッド１０６を延伸する。
【０１２２】
次に二次加熱ステップ（Ｓ１７４）においては、２０秒の間、テールストック１１６の移動速度を０ｍｍ／分とし、加熱源１２２を１５ｍｍ移動しながら、ガス量が水素、Ｈ２については１３０ｃｃ／分、加熱源１２２の内側の出口における酸素Ｏ２(内)については１５ｃｃ／分、外側の出口の酸素Ｏ２(外)については５０ｃｃ／分に設定された加熱源１２２を用いてガラスロッド１０６を加熱する。
【０１２３】
次に絞り二次延伸ステップ（Ｓ１７６）においては、１８０秒の間、加熱源１２２の移動量を１５ｍｍから２５ｍｍへと増加しながら、ガス量が水素、Ｈ２については１３０ｃｃ／分、加熱源１２２の内側の出口における酸素Ｏ２(内)については１５ｃｃ／分、外側の出口の酸素Ｏ２(外)については５０ｃｃ／分に設定された加熱源１２２を用いてガラスロッド１０６を加熱して、テールストック１１６を１０ｍｍ／分の速度で移動してガラスロッド１０６を延伸する。
【０１２４】
最後に絞り溶断ステップ（Ｓ１７８）においては、３０秒の間、加熱源１２２の移動量を２５ｍｍと絞り二次延伸ステップ（Ｓ１７６）の位置から移動せずに、ガス量が水素、Ｈ２については１３０ｃｃ／分、加熱源１２２の内側の出口における酸素Ｏ２(内)については３０ｃｃ／分、外側の出口の酸素Ｏ２(外)については２０ｃｃ／分に設定された加熱源１２２を用いてガラスロッド１０６を加熱して、テールストック１１６を１２０ｍｍ／分の速度で移動してガラスロッド１０６を溶断する。
【０１２５】
外径６０ｍｍのガラスロッド１０６をガラスロッド二次延伸装置１１１を用いて図４２に示した設定条件で絞り加工したところ、加工されたプリフォームの絞り形状は、絞り部の長さが外径６０ｍｍに対して６１ｍｍの円錐形である良好な形状であった。絞り加工に要した時間は１２分であった。
【０１２６】
図４３は、図３７に示した端部絞りステップ（Ｓ１５８）において、テールストック１１６の移動量に基づいて加熱源１２２のガス量と移動量及びテールストック１１６の移動速度を制御する端部絞り加工方法の設定の一例を示す。ガラスロッド二次延伸装置１１１は、テールストック１１６の移動量を検出し、検出したテールストック１１６の移動量に基づいて、第２加熱条件・延伸速度設定ステップ（Ｓ１５７）において切り込み２８４の位置とガラスロッド１０６の軸方向の長さの変化及び外径とに基づいて設定された加熱源１２２へ供給するガス量及び移動量とテールストック１１６の移動速度とを再設定する。
【０１２７】
端部絞り加工時、ガラスロッド１０６が十分に加熱されていないときには、テール駆動モータ２７５の力不足によってテールストック１１６が動かないためにテールストックの移動量が測定できないときがある。このようにテール駆動モーター２７５の出力が十分に大きくないときには、出力軸のトルクを検出できるＡＣサーボモーターをテールストック１１６の駆動に用いて、このトルクにしきい値を設け、しきい値を超えたときガラスロッド１０６の加熱が不十分と判断し、テールストック１１６の駆動を一時中止したり、加熱源１２２のガス量を増やす等の制御をしてもよい。
【０１２８】
図４３は、経過時間の項目が、テールストックの移動量の項目に変わった以外は、図４２と同様の設定となっている。図４３の端部絞り加工方法も、絞り予備加熱ステップ（Ｓ１７０）、絞り延伸ステップ（Ｓ１７２），二次加熱ステップ（Ｓ１７４）、絞り二次延伸ステップ（Ｓ１７６）、及び絞り溶断ステップ（Ｓ１７８）の工程に沿って実施される。テールストック１１６の移動量に対して各工程における加熱源１２２のガス量と移動量及びテールストック１１６の移動速度が設定される。
【０１２９】
例えば、絞り予備加熱ステップ（Ｓ１７０）においては、テールストック１１６の移動速度が０ｍｍ／分と、テールストック１１６が移動しないので、絞り予備加熱ステップ開始からの時間を３００秒間測定する。３００秒間、加熱源１２２の移動量が０ｍｍの状態で、ガス量が、水素、Ｈ２については２５０ｃｃ／分、加熱源１２２の内側の出口における酸素Ｏ２(内)については３０ｃｃ／分、外側の酸素Ｏ２(外)については１００ｃｃ／分に設定された加熱源１２２を用いてガラスロッド１０６を加熱する。絞り予備加熱ステップ開始からの経過時間が３００秒間に達した時点で次のステップへ移行する。
【０１３０】
次に絞り延伸ステップ（Ｓ１７２）においては、テールストック１１６の移動量が０から３０ｍｍへと変化する間、ガス量が水素、Ｈ２については２５０ｃｃ／分、加熱源１２２の内側の出口における酸素Ｏ２(内)については３０ｃｃ／分、外側の出口の酸素Ｏ２(外)については１００ｃｃ／分に設定された加熱源１２２を用いてガラスロッド１０６を加熱して、加熱源１２２の移動量を０ｍｍにした状態で、テールストック１１６を１０ｍｍ／分の速度で移動してガラスロッド１０６を延伸する。
【０１３１】
次に二次加熱ステップ（Ｓ１７４）においては、テールストック１１６の移動速度が０ｍｍ／分と、テールストック１１６の移動量が３０ｍｍのまま変化せず、加熱源１２２が１５ｍｍ移動する間、ガス量が水素、Ｈ２については１３０ｃｃ／分、加熱源１２２の内側の出口における酸素Ｏ２(内)については１５ｃｃ／分、外側の出口の酸素Ｏ２(外)については５０ｃｃ／分に設定された加熱源１２２を用いてガラスロッド１０６を加熱する。加熱源１２２が１５ｍｍ移動した時点で次のステップへ移行する。
【０１３２】
次に絞り二次延伸ステップ（Ｓ１７６）においては、テールストック１１６の移動量が３０ｍｍから５５ｍｍへと増加する間、加熱源１２２の移動量を１５ｍｍから２５ｍｍへと増加しながら、ガス量が水素、Ｈ２については１３０ｃｃ／分、加熱源１２２の内側の出口における酸素Ｏ２(内)については１５ｃｃ／分、外側の出口の酸素Ｏ２(外)については５０ｃｃ／分に設定された加熱源１２２を用いてガラスロッド１０６を加熱して、テールストック１１６を１０ｍｍ／分の速度で移動してガラスロッド１０６を延伸する。
【０１３３】
最後に絞り溶断ステップ（Ｓ１７８）においては、テールストック１１６の移動量が５５ｍｍから１００ｍｍへと変化する間、加熱源１２２の移動量を２５ｍｍと二次延伸ステップ（Ｓ１７６）の位置から移動せずに、ガス量が水素、Ｈ２については１３０ｃｃ／分、加熱源１２２の内側の出口における酸素Ｏ２(内)については３０ｃｃ／分、外側の出口の酸素Ｏ２(外)については２０ｃｃ／分に設定された加熱源１２２を用いてガラスロッド１０６を加熱して、テールストック１１６を１２０ｍｍ／分の速度で移動してガラスロッド１０６を溶断する。
【０１３４】
（実施例１）
図４３に示す設定値に基づき、外径６０ｍｍのガラスロッド１０６が端部絞り加工された。テール駆動モーター２７５に２００ＷのＡＣサーボモーターを使用し、テール駆動エンコーダー２７３にテール駆動モーター２７５の回転量を検出するロータリーエンコーダーを使用した。テール駆動エンコーダー２７３の出力によってテール駆動モーター２７５の回転速度を制御するとともにテール駆動モーター２７５の回転量を検出することでテールストックの移動量を求めた。絞り加工に要した時間は１５分であった。加工されたガラスロッド１０６の絞り形状は、外径６０ｍｍに対して絞り部の長さが６１ｍｍの円錐形であり、良好な形状であった。
【０１３５】
（実施例２）
図４３に示す設定値に基づき、外径６０ｍｍのガラスロッド１０６が端部絞り加工された。テールストック１１６にテールストック１１６の移動量を検出するリニアエンコーダーを設置した。リニアエンコーダーが検出したテールストック１１６の移動量に基づいて加熱源１２２のガス量と移動量及びテールストック１１６の移動速度を制御した。加工されたガラスロッド１０６の絞り形状は、外径６０ｍｍに対して絞り部の長さが６５ｍｍと少し長めであった。絞り部の形状は、良好な形状であった。
【０１３６】
図４４は、ガラスロッド二次延伸装置１１１の加熱源１２２の構成を示す。加熱源１２２の外筒２８５は、底端が閉鎖され、可燃性ガスの一例である水素ガスの流路３１２に接続されている。加熱源１２２は、可燃性ガス流路３１２の途中に可燃性ガス流量制御器３１４を有する。全ての内管２８６は、分流具３１６を介して支燃性ガスの一例である酸素ガスの流路３０８に接続されている。支燃性ガス流路３０８の途中に、不活性ガス管２９６が連結され、支燃性ガス流量制御器３１０が不活性ガス管２９６より酸素ガス流入側に配置されている。不活性ガス管２９６は、開閉弁３００と、不活性ガス流量制御器２９８とを有する。加熱源１２２は、支燃性ガス流量制御器３１０から出力される流量データにより駆動源３０６の駆動を制御する制御部３０４を有する。駆動源３０６は、開閉弁３００に接続されている。可燃性ガス流量制御器３１４及び支燃性ガス流量制御器３１０は、それぞれ図４２及び図４３を用いて説明した水素ガスＨ２及び酸素ガスＯ２の流量を制御する。
【０１３７】
なお、開閉弁３００として、電動バルブ、電磁バルブなどが用いられる。支燃性ガス流路３０８への不活性ガス管２９６の接続には、三方管、三方弁等の接続具３０２が用いられる。
【０１３８】
図４５は、加熱源１２２の先端の平面を示す。内径が３０ｍｍの外筒２８５内に、内径１ｍｍ、外径３ｍｍの内管２８６が複数挿入されている。内管２８６は、外筒２８５の軸を中心に同心円上に複数列配置され、各列には等間隔に内管２８６が並んでいる。各列の内管２８６の間隔は外周部ほど密になっている。なお、内管２８６は等密度に配置されていてもよい。内管２８６の内部の支燃性ガス流出部２８８には、支燃性ガスが流れ、外筒２８５の内部の可燃性ガス流出部２９０には、可燃性ガスが流れる。
【０１３９】
加熱源１２２は、以下のように動作する。水素ガスが、不図示の供給源から可燃性ガス流路３１２を経て外筒２８５に流入する。一方、酸素ガスが、不図示の供給源から支燃性ガス流路３０８を経て分流具３１６により内管２８６に分流する。外筒２８５の先端において水素ガスおよび酸素ガスが混合される。混合ガスに点火すると、火炎２９４が得られる。ガラスロッド１０６の火炎加工の目的に応じて、支燃性ガス流量制御器３１０および可燃性ガス流量制御器３１４を用いて水素ガス量と酸素ガス量とを調整し、最適な火炎状態にする。このとき支燃性ガス流量制御器３１０から制御部３０４に酸素ガスの流量を示す信号が出力される。この流量を内管２８６の開口面積で除した値である酸素ガス線速度が１．０ｍ／秒以下であると制御部３０４は駆動源３０６を駆動させ、不活性ガス開閉弁３００を開放する。すると、不活性ガスである窒素ガスが、支燃性ガス流路３０８に０．５ｍ／秒のガス線速度で流れ込んで酸素ガスと混合される。酸素の流量を変化させたとき、酸素ガス線速度が１．１ｍ／秒に達すると、制御部３０４が駆動源３０６を駆動させ、開閉弁３００を閉鎖する。
【０１４０】
可燃性ガスや支燃性ガスの流量を絞って火炎２９４を小さくしたときに、不活性ガスを混合することにより、火炎２９４が拡散し、内炎の先端近傍の高温部分が加熱源１２２の先端から遠ざかる。そのため、加熱源１２２の先端の表面温度が４００℃未満に制御され、加熱源１２２の酸化を防止できる。一方、強い火力を必要とするときは、不活性ガスを混合すると燃焼温度が低下してしまうので、不活性ガスの開閉弁３００を閉鎖する。このときは、可燃性ガスや支燃性ガスの流量が増し火炎２９４が大きいので、火炎２９４の高温部分が加熱源１２２の先端から離れている。そのため加熱源１２２の先端の表面温度は４００℃未満となる。開閉弁３００の開放および閉鎖の際の支燃性ガス線速度を１．０ｍ／秒以下及び１．１ｍ／秒以上と異なる値を設定することにより、開閉弁３００の開閉による脈流の発生を防止できる。
【０１４１】
開閉弁３００の開放により、０．５〜２ｍ／秒の不活性ガス線速度の不活性ガスが流れることが好ましい。不活性ガス線速度は、不活性ガス流量を内管２８６の支燃性ガス流出部２８８の開口面積で除した値である。不活性ガス線速度が０．５ｍ／秒以下であると、加熱源１２２の先端の温度の制御が困難である。一方、２ｍ／秒以上であると、可燃性ガスが完全燃焼できなかったり、火炎温度が低下する。加熱源１２２を用いて、ガラスロッド１０６を火炎２９４により熱処理すると、加熱源１２２の先端の温度を４００℃以下に制御できるので、加熱源１２２の先端に金属酸化物が生成しにくい。そのためガラスロッド１０６に金属酸化物が付着せず、高品質なガラスロッド１０６が製造できる。
【０１４２】
不活性ガスの流量を制御する加熱源１２２を用いたガラスロッド二次延伸装置１１１によって、平均径６５ｍｍのガラスロッド１０６を延伸加工した。ガラスロッド１０６の全加工本数に対し、金属酸化物等の異物の付着している本数の割合は０．２％と低かった。比較のため、不活性ガス開閉弁３００を常時閉鎖してガラスロッド１０６を延伸加工した。ガラスロッド１０６の全加工本数に対して金属酸化物等の異物の付着している本数の割合は１５％と高かった。
【０１４３】
図４６は、加熱源１２２において、０．５ｍ／秒の線速度の窒素ガスを酸素ガスに常時混合した場合と、常時窒素ガスを混合しなかった場合とのそれぞれについて、酸素ガスの線速度と加熱源１２２の先端の温度との関係を示す。窒素ガスを混合したときは、加熱源１２２の先端温度が４００℃を超えないが、窒素ガスを混合しないときは、酸素ガスの線速度が１ｍ／秒以下のときに加熱源１２２の先端温度が４００〜７００℃に達している。したがって、酸素ガスの線速度が１ｍ／秒以下であるとき、酸素ガスに窒素ガスを混合すると、加熱源１２２の表面温度を制御することができる。
【０１４４】
図４７は、端部絞りステップ（Ｓ１５８）によって外径が絞られて溶断されたプリフォーム１０７の絞り部の形状を示す。Ｄはプリフォーム１０７の直径、Ｏはプリフォーム１０７の直径が縮径し始める箇所、Ｐはプリフォーム１０７の直径Ｄが９９％以下に縮径した箇所を表わす。プリフォーム１０７は、その両端部が１／３Ｄ≦Ｌ≦３Ｄの式で示されるテーパー形状である。ここでＬはプリフォーム１０７の直径が縮径し始まる箇所Ｏからプリフォーム１０７の直径が９９％以下に縮径した箇所Ｐまでの長さを表す。
【０１４５】
プリフォーム１０７を光ファイバに線引きする際に、線引きが定常に達するまでの時間、すなわち、プリフォーム１０７をプリフォーム線引き装置５００にセットしてから、線引きされた光ファイバの線径及び線速が設定値に達するまでの時間は、初期のプリフォーム１０７の形状に影響される。この影響はプリフォーム１０７の直径が大きくなるほど大きく、線引きが定常に達するまでの時間が長くなる。
【０１４６】
１／３Ｄ≦Ｌ≦３Ｄの形状のプリフォーム１０７は、線引きが定常に達するまでの時間を短縮することができる。Ｌ＜１／３Ｄでは、プリフォーム１０７の先端が垂れ落ちるまでの時間が長くなるので、光ファイバの線径及び線速が設定値に達するまでの時間も長くなる。Ｌ＞３Ｄの場合は、プリフォーム１０７の先端が垂れ落ちるまでの時間は短縮するが、プリフォーム１０７のテーパー形状が線引き定常時の形状になるまでに時間がかかるため、光ファイバの線径及び線速が設定値になるまでの時間も長くなる。したがってプリフォーム１０７のテーパー形状をＬ＝Ｄとするのが最適である。
【０１４７】
プリフォーム１０７を火炎で局所的に加熱して溶断した場合、プリフォーム両端のテーパー部に歪みが残る。残留した歪みが大きい場合、プリフォーム１０７が強い衝撃を受けたり、プリフォーム１０７にダミーバーの溶着などの熱的な衝撃が加わったりすると、その両端部に割れを生ずることがある。プリフォーム１０７の両端部の歪み量は、４０ｋｇｆ／ｃｍ２以下であることが好ましい。プリフォーム１０７に残留する歪み量を４０ｋｇｆ／ｃｍ２以下とすることで、プリフォーム１０７に発生する割れを防止することができる。
【０１４８】
（実施例）
直径３０ｍｍのプリフォーム１０７を線引きした。長さＬを３０ｍｍとした場合、テーパー部分の残留歪み量は４０ｋｇｆ／ｃｍ２で、ダミーバーの溶着の際の割れは発生しなかった。ファイバー設定径が１２５μｍ、線速が１００ｍｍ／分のときの、線引きが定常に達するまでの時間は、プリフォーム１０７をプリフォーム線引き装置５００にセットしてからプリフォーム１０７の先端が垂れ落ちるまでの時間が１０分、光ファイバの線径及び線速が設定値に達するまでの時間が１０分で、合計２０分であった。
【０１４９】
（比較例１）
直径３０ｍｍのプリフォーム１０７を線引きする際に上記Ｌを５ｍｍとした場合、テーパー部分の残留歪み量は４０ｋｇｆ／ｃｍ２で、ダミーバーを溶着する際の割れは発生しなかった。ファイバー設定径が１２５μｍ、線速が１００ｍｍ／分のときの、線引きが正常に達するまでの時間は、プリフォーム１０７をプリフォーム線引き装置５００にセットしてからプリフォーム１０７の先端が垂れ落ちるまでの時間が２０分、それから光ファイバの線径及び線速が設定値に達するまでの時間が３０分で、合計５０分であった。
【０１５０】
（比較例２）
直径３０ｍｍのプリフォーム１０７を線引きする際に上記Ｌを１００ｍｍとした場合、テーパー部分の残留歪み量は４０ｋｇｆ／ｃｍ２で、ダミーバー３４２を溶着する際の割れは発生しなかった。ファイバー設定径が１２５μｍ、線速が１００ｍｍ／分のときの、線引きが定常に達するまでの時間は、プリフォーム１０７をプリフォーム線引き装置５００にセットしてからプリフォーム１０７の先端が垂れ落ちるまでの時間が１０分、それから光ファイバの線径及び線速が設定値に達するまでの時間が３０分で、合計４０分であった。
【０１５１】
（比較例３）
直径３０ｍｍのプリフォーム１０７を線引きする際に上記Ｌを３０ｍｍとした場合、テーパー部分の残留歪み量は６０ｋｇｆ／ｃｍ２で、ダミー棒をプリフォーム１０７に溶着する際に割れが発生して線引きができなくなった。
【０１５２】
以上のようにプリフォーム１０７の先端の形状を１／３Ｄ≦Ｌ≦３Ｄにすることで、線引きに要する時間を短縮することができる。
【０１５３】
図４８は、プリフォーム１０７の絞り部の形状の他の形態を示す。図４８のプリフォーム１０７は、一方の端部に火炎によって形成された溶断部３３２を有し、他方の端部に機械切断された平坦な切断面３３４を有する。図４８（ａ）に示された溶断部３３２は、火炎で急速に溶断され、図４８（ｂ）の溶断部３３２は、徐々に細径化されつつ溶断されてテーパー部３３６が形成されている。図４８（ｃ）の溶断部３３２は、テーパー部３３６の先端に細径部３３８が設けられている。
【０１５４】
図４８（ｂ）の溶断部３３２のようにテーパー部３３６を有するプリフォーム１０７を線引きすると、端部が細径化されているので、プリフォーム１０７の先端が垂れ落ちるまでに要する時間が短くてすむとともに、プリフォーム１０７の垂れ落ちる量も少なくてすむ。図４８（ｃ）の溶断部３３２のように端部にテーパー部３３６と細径部３３８とが形成されたプリフォーム１０７は、従来形状のプリフォーム１０７に比べ、プリフォーム１０７の先端が垂れ落ちるまでに要する時間を、従来の３分の１以下にすることができた。さらに、垂れ落ちることによるプリフォーム１０７の損失も細径部３３８のみで少量に抑えることができた。
【０１５５】
細径部３３８は、溶断部３３２の０．１重量％から１５重量％を占めるような形状とするのが好ましい。細径部３３８の重量が０．１重量％未満では、細径部３３８を設けた効果が得られず、１５重量％を超えると線引きにおいてプリフォーム１０７の先端が垂れ落ちるまでに要する時間が長くなり、かつプリフォーム１０７の損失が増す。また、細径部３３８の径は、プリフォーム１０７の直胴部の径の１／２から１／１０とするのが好ましい。この範囲内であれば、線引き初期段階での引き落としに要する時間が短くて済み、また、細径部３３８の長さをこの径の１から５倍程度とすれば、プリフォーム１０７の損失を極めて少量に抑えることができる。
【０１５６】
図４９は、図２６に示した表面処理ステップ（Ｓ１６８）において表面処理される前に傷がつけられているプリフォーム１０７を示す。ガラスロッド二次延伸装置１１１により二次延伸されたプリフォーム１０７は、表面処理としてフッ酸エッチング処理されることによりクラッド部が化学的に切削されて、コア／クラッド比率が所定の比率に収められたプリフォーム１０７となる。フッ酸エッチング処理は、ガラスのＳｉ−Ｏ結合を分解する処理であり、プリフォーム１０７の表面を室温で１時間当たり８ｍｍ程度の速さで化学切削する。しかし、プリフォーム１０７の表面に傷や凹みがあると、フッ酸処理により傷や凹みが存在する部分は、他の部分より化学切削が進行して大きく凹み、プリフォーム１０７にフッ酸くわれと呼ばれる凹部を生じる。フッ酸くわれは、プリフォーム１０７を光ファイバに線引きするときにおける断線の原因となっている。
【０１５７】
そこで、フッ酸エッチング処理する前にプリフォーム１０７にある傷及び凹み部を研磨して除去することによりフッ酸くわれのない表面を有するプリフォーム１０７を得ることができる。研磨方法として、プリフォーム１０７を歪点以上の温度で火炎研磨する方法がある。火炎研磨する際、プリフォーム１０７を表面凹凸が０．３ｍｍ以内となるように研磨する。フッ酸エッチングする前に火炎研磨することにより、プリフォーム１０７の歪量が低減されるとともに傷のない滑らかな表面が得られ、フッ酸くわれの発生を防止する。研磨方法は、火炎研磨に限らず、機械研磨でもよい。
【０１５８】
図５１は、実施例及び比較例において目視検査によって確認されたプリフォーム１０７のフッ酸くわれの発生頻度を示し、図５２は、実施例及び比較例においてフッ酸エッチングされたプリフォーム１０７の表面の凹凸度を示す。図５１及び図５２に記載の前処理１においては、直径６０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのプリフォーム１０７ａを、図４９に示すように一端を床につけた状態で他端を持ち上げ、１０ｃｍの高さで手を離し、床に置かれた同一形状の他のプリフォーム１０７ｂに衝突させ、傷をつけた。このようにして、１本のプリフォーム１０７ａに２０ｃｍ間隔で３箇所に傷をつけた。一方、図５１及び図５２に記載の前処理２においては、手を離す高さを２０ｃｍとした。他の手順は、前処理１と同様にしてプリフォーム１０７ａに傷をつけた。
【０１５９】
図５１及び図５２に記載の実施例においては、前処理１、前処理２を実施した各プリフォーム１０７ａを水素２５０ｍｌ／ｍｉｎ及び酸素１４５ｍｌ／ｍｉｎのガス量を供給したバーナーを用いて火炎研磨した後、室温でフッ酸エッチング処理した。プリフォームの径方向へのエッチング量を０．２ｍｍ、１．２ｍｍ、２．２ｍｍ、３．２ｍｍの４段階とし、それぞれ１０本ずつフッ酸エッチング処理した。エッチング処理後、目視検査によってフッ酸くわれの有無を確認した。
【０１６０】
図５０は、図５１及び図５２に記載の実施例においてフッ酸エッチングされた後のプリフォーム１０７を示す。プリフォーム１０７ａの衝撃が与えられた接触箇所である×印の箇所の径と、×印から１０ｃｍ離れたところにある、非接触箇所である○印の箇所の径との差を測定することで表面の凹凸度を求めた。各プリフォーム１０７ａの外径は、○印の３箇所の外径の平均を用いた。
【０１６１】
図５１及び図５２に記載の比較例においては、前処理１又は前処理２がされたプリフォーム１０７ａを火炎研磨しないでフッ酸エッチングした。実施例と同様に目視検査によってフッ酸くわれの有無を確認し、表面の凹凸度を求めた。
【０１６２】
図５１及び５２に示すように、落とされる高さが高い前処理２の方が、前処理１より表面の凹凸度が大きく、フッ酸くわれの発生率が高い。また、フッ酸エッチング量が大きいほど表面の凹凸度が大きく、フッ酸くわれの発生率が高い。火炎研磨した実施例のプリフォーム１０７ａの表面の凹凸度は、火炎研磨されていない比較例のプリフォーム１０７ａの表面の凹凸度に比べ低い数値となっている。また、図５１に示すように、実施例は、比較例に比べフッ酸くわれの発生数が少ない。したがって、プリフォーム１０７ａをフッ酸エッチング処理する前に火炎研磨することにより、フッ酸くわれの発生率を減少させ、表面凹凸が少ないプリフォーム１０７ａを得ることができる。
【０１６３】
図５３は、表面処理されたプリフォーム１０７にハンドル３４０を設けた形態を示す。表面処理された、図４８（ｃ）に示したプリフォーム１０７の切断面３３４に、石英ガラス製のハンドル３４０を融着又は機械加工して取り付け、ハンドル３４０付きプリフォーム１０７とする。ハンドル３４０付きプリフォーム１０７は、線引きに際し、プリフォーム線引き装置５００に速やかに設置することができる。また、図５３（ｂ）に示すように切断面３３４に取り付けるハンドル３４０の直径がプリフォーム１０７の直径より小さくてもよい。
【０１６４】
図５４は、加熱源１２２を洗浄する超音波洗浄装置４０４を示す。超音波洗浄装置４０４は、超音波発振器３９６を備え、内部に洗浄液３９８が入れられている。洗浄液３９８は、１０％のフッ化水素酸と３％の硝酸の水溶液を含む。フッ化水素酸は、加熱源１２２の外筒２８５及び内管２８６の表面の金属酸化物を溶解させる。外筒２８５及び内管２８６の材質が、ステンンレス鋼である場合、硝酸の作用によってステンレス鋼が含んでいる鉄、クロム、及びニッケルは、ステンレス鋼の表面に不動態薄膜を形成するので表面酸化が起こりにくくなる。
【０１６５】
洗浄液３９８は、水溶性有機溶媒を含んでいてもよい。水溶性有機溶媒として、アルコール、アセトン、アセトニトリル、及びテトラヒドロフランがある。また、加熱源１２２をフッ化水素酸を含む洗浄液３９８に浸けた後、硝酸を含む他の洗浄液３９８に浸けてもよい。超音波発振器３９６は、１Ｗ／ｃｍ２から２Ｗ／ｃｍ２の強度の超音波を発振する。
【０１６６】
洗浄される加熱源１２２は、ステンレス製であり、水素ガスが流れる内径３０ｍｍの外筒２８５の中に、酸素ガスが流れる内径１ｍｍ、外径３ｍｍの内管２８６を複数有する。外筒２８５は、水素ガス導入管３９２に接続され、全ての内管２８６は、酸素ガス導入管３９４に接続されている。
【０１６７】
ガラスロッド１０６を加熱する際に、加熱源１２２の先端の表面は火炎により４００〜７００℃の高温となるので加熱源１２２を長時間使用すると、加熱源１２２先端の表面に金属酸化物が発生し、金属酸化物は、徐々に浮遊性の微粒子となる。ガラスロッド１０６の熱処理の際に、この金属酸化物の微粒子や、加熱源１２２に付着したガラス微粒子等の不純異物が飛散し、ガラスロッド１０６の表面に付着すると表層部を研磨しなければならない。ガラスロッド１０６を研磨するとガラスロッド１０６のクラッド部とコア部との比率が変わり、光ファイバの光伝送特性を劣化する。そこで、加熱源１２２を洗浄することにより、加熱源１２２の先端部の金属酸化物や付着した不純異物を除去する。
【０１６８】
超音波洗浄装置４０４を用いて加熱源１２２を洗浄するには、まず、水素ガス導入管３９２及び酸素ガス導入管３９４を外界へ開放し、火炎口３９０を下にして加熱源１２２を洗浄液３９８につける。外筒２８５内及び内管２８６内の空気は各々水素ガス導入管３９２、及び酸素ガス導入管３９４から抜け、洗浄液３９８が水面の高さまで浸かる。超音波発振器３９６により超音波を発振させて洗浄する。超音波振動の振動周波数は、１０ｋＨｚから１００ｋＨｚである。
【０１６９】
超音波洗浄装置４０４を用いて加熱源１２２を洗浄した。ガラスロッド１０６の熱処理に用いたステンレス製の加熱源１２２には、火炎口３９０近傍に金属酸化物が付着している。この加熱源１２２の火炎口３９０近傍を洗浄液３９８に浸け、出力５００Ｗの超音波発振器３９６により１０ｋＨｚから１００ｋＨｚの振動周波数の超音波を３０分間発振させて加熱源１２２を洗浄処理した。加熱源１２２を引き上げ、純水で表面に残留した洗浄液３９８を流し去り、乾燥した。外筒２８５及び内管２８６の先端部を観察したところ、金属酸化物及び不純異物は認められなかった。洗浄処理した加熱源１２２を用いてガラスロッド１０６の表面を熱処理したところ、ガラスロッド１０６の全加工本数に対する、不純異物が付着していた本数の比率は、６％であった。比較のため洗浄処理されていない加熱源１２２を用いてガラスロッド１０６の表面を熱処理すると、ガラスロッド１０６の全加工本数に対する、不純異物が付着していた本数の比率は、１５％であり、不純異物の付着が多かった。
【０１７０】
以上のように、超音波洗浄装置４０４を用いて加熱源１２２を洗浄することにより、加熱源１２２の先端に生じた金属酸化物及び付着異物を除去することができる。洗浄された加熱源１２２を用いてガラスロッド１０６を熱処理すると、異物の付着が少ないので高品質のプリフォーム１０７が得られる。
【０１７１】
図５５は、プリフォーム１０７を線引きするプリフォーム線引き装置５００の構成を示す。プリフォーム線引き装置５００は、プリフォーム１０７が溶着されたダミーバー３４２を保持するチャック３４６、プリフォーム１０７を加熱する加熱手段３４８、加熱手段３４８にプリフォーム１０７を供給する可動保持部３４４、プリフォーム１０７が線引きされた光ファイバ３５０の外径を測定する外径測定器３５２、光ファイバ３５０を一次被覆する第１被覆装置３５４、一次被覆された光ファイバ３５０を紫外線によって硬化する第１養生装置３５６、光ファイバ３５０を二次被覆する第２被覆装置３５８、二次被覆された光ファイバ３５０を紫外線によって硬化する第２養生装置３６０、及び光ファイバ３５０を巻き取る牽引部３６２を有する。
【０１７２】
プリフォーム線引き装置５００を用いてプリフォーム１０７を線引きするには、まずプリフォーム１０７が溶着されたダミーバー３４２をプリフォーム線引き装置５００の可動保持部３４４にチャック３４６を用いて把持させる。次にプリフォーム１０７の線引き開始端を加熱手段３４８の所定位置にセットして加熱を開始し、プリフォーム１０７の先端が軟化して垂れ落ちてくるのを待つ。プリフォーム１０７の先端が垂れ落ちてきたら、垂れ落ちた先端を捉えて引き出し、外径測定器３５２に通す。所望の線径の光ファイバ３５０になったところで、第１被覆装置３５４に通して樹脂によって一次被覆した後、第１養生装置３５６に導いて硬化する。次に、第２被覆装置３５８で二次被覆し、第２養生装置３６０で硬化して、光ファイバ３５０の線径と線速が設定値に達したところで、牽引部３６２を経て不図示のボビンに巻き取る。
【０１７３】
以上述べたガラス母材一次延伸装置９００及びガラスロッド二次延伸装置１１１によって外径のばらつきの少ない、品質の高いプリフォーム１０７を製造することができる。したがって、ガラス母材一次延伸装置９００及びガラスロッド二次延伸装置１１１を用いて製造されたプリフォーム１０７を、プリフォーム線引き装置５００によって線引きすることにより外径のばらつきの少ない、品質の高い光ファイバーを得ることができる。
【０１７４】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１７５】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば、外径のばらつきの少ないプリフォーム及び光ファイバを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のガラス母材一次延伸装置４００を示す。
【図２】従来のガラス旋盤１１０の構成を示す。
【図３】本発明の光ファイバ製造装置のシステムを示す。
【図４】本発明の光ファイバ製造方法を示す。
【図５】本発明のガラス母材一次延伸装置９００の構成を示す。
【図６】延伸軸を調整するために母材固定部１３６に原器１３８を保持させた一次延伸器４０２を示す。
【図７】図４に示したガラス母材一次延伸ステップ（Ｓ２０４）の詳細なフローチャートを示す。
【図８】原器１３８を引取りチャック１４２に把持した一次延伸器４０２を示す。
【図９】原器１３８を吊下げ機構部１３４及び引取り機構部１４０に把持した一次延伸器４０２を示す。
【図１０】原器１３８を引取りローラー１４４ａ及び１４４ｂに把持した一次延伸器４０２を示す。
【図１１】原器１３８を吊下げ機構部１３４及び引取り機構部１４０の引取りローラー１４４ａ及び１４４ｂに把持した一次延伸器４０２を示す。
【図１２】曲がりの程度が測定されているガラス母材１０２を示す。
【図１３】一次延伸器４０２が、回転ローラー１４４ａ、１４４ｂの回転数を制御する機構を示す。
【図１４】ガラス母材１０２の加熱軟化部の中心位置と延伸軸線１５４との偏差量とガラスロッド１０６との曲がりとの関係を示す。
【図１５】回転ローラー１４４ａ、１４４ｂの表面の変形を示す。
【図１６】図１５に示したバッチ数３００のローラー１４４ａ、１４４ｂを用いて金属パイプを引き取ったときの金属パイプの加熱軟化部の中心位置の変位を示す。
【図１７】本実施例の一次延伸器４０２による加熱軟化部の中心位置の変位を示す。
【図１８】左右のローラー１４４ａ、１４４ｂを同じ回転数で制御した場合の加熱軟化部の中心位置変動の様子を示す。
【図１９】ガラスロッド溶断装置３７０に用いられるバーナー１７６の他の実施形態を示す。
【図２０】ガラスロッド搬送装置３８０の構成を示す。
【図２１】一次延伸器４０２の収納容器２２４を示す。
【図２２】ガラスロッド１０６を搬送するときのガラスロッド搬送装置３８０の動作を示す。
【図２３】ガラスロッド搬送装置３８０の他の実施形態を示す。
【図２４】図２３に示したガラスロッド搬送装置３８０がガラスロッド１０６を搬送するときの動作を示す。
【図２５】本発明のガラスロッド二次延伸装置１１１の構成を示す。
【図２６】図４に示したガラスロッド二次延伸ステップ（Ｓ２０６）の詳細なフローチャートを示す。
【図２７】ガラスロッド二次延伸装置１１１の固定チャック１１８及び可動チャック１１９に冷却装置３３０を設けた例を示す。
【図２８】実施例及び下記の比較例におけるチャック１１８、１１９の温度を測定した結果を示す。
【図２９】加熱源１２２と外径測定器１２４との距離及びガラスロッド１０６の外径値の変動率の関係を示す。
【図３０】図２５のガラスロッド二次延伸装置１１１に引張り張力測定器２８２を設けた構成を示す。
【図３１】図２６に示した延伸ステップ（Ｓ１５４）の詳細なフローチャートを示す。
【図３２】ガラスロッド１０６を延伸する際に外径の変動が生じる過程を示す。
【図３３】図３１の延伸ステップ（Ｓ１５４）に沿って延伸されるガラスロッド１０６を示す。
【図３４】実施例における延伸初期のガラスロッド１０６の引張り張力を示す。
【図３５】比較例における延伸初期のガラスロッド１０６の引張り張力の変動を示す。
【図３６】延伸後のガラスロッド１０６の外径変動を示す。
【図３７】図２６に示した端部絞りステップ（Ｓ１５８）の詳細なフローチャートを示す。
【図３８】図３７に示した絞り位置検出ステップ（Ｓ１６９）において、ガラスロッド及びダミー棒のつなぎ目に設けられた切込み２８４を示す。
【図３９】標識の他の例としてガラスロッド及びダミー棒のつなぎ目に塗布されたマーキング２８７を示す。
【図４０】絞り位置検出ステップ（Ｓ１６９）において、切込み２８４を検出するガラスロッド二次延伸装置１１１を示す。
【図４１】図３７のフローチャートに示したガラスロッド１０６の端部絞り加工における、絞り位置を検出した（Ｓ１６９）後の加熱源１２２及びテールストック１１６の動作を示す。
【図４２】図３７に示した端部絞りステップ（Ｓ１５８）において、端部絞り加工の経過時間に基づいて加熱源１２２のガス量と移動量及びテールストック１１６の移動速度を制御する端部絞り加工方法の設定の一例を示す。
【図４３】図３７に示した端部絞りステップ（Ｓ１５８）において、テールストック１１６の移動量に基づいて加熱源１２２のガス量と移動量及びテールストック１１６の移動速度を制御する端部絞り加工方法の設定の一例を示す。
【図４４】ガラスロッド二次延伸装置１１１の加熱源１２２の構成を示す。
【図４５】加熱源１２２の先端の平面を示す。
【図４６】酸素ガスの線速度と加熱源１２２の先端の温度との関係を示す。
【図４７】端部絞りステップ（Ｓ１５８）によって外径が絞られて溶断されたプリフォーム１０７の絞り部の形状を示す。
【図４８】プリフォーム１０７の絞り部の形状の他の形態を示す。
【図４９】図２６に示した表面処理ステップ（Ｓ１６８）において表面処理される前に傷がつけられているプリフォーム１０７を示す。
【図５０】図５１及び図５２に記載の実施例においてフッ酸エッチングされた後のプリフォーム１０７を示す。
【図５１】実施例及び比較例において目視検査によって確認されたプリフォーム１０７のフッ酸くわれの発生頻度を示す。
【図５２】実施例及び比較例においてフッ酸エッチングされたプリフォーム１０７の表面の凹凸度を示す。
【図５３】表面処理されたプリフォーム１０７にハンドル３４０を設けた形態を示す。
【図５４】加熱源１２２を洗浄する超音波洗浄装置４０４を示す。
【図５５】プリフォーム１０７を線引きするプリフォーム線引き装置５００の構成を示す。
【符号の説明】
１００・・・加熱炉、１０２・・・ガラス母材、１０４・・・延伸チャック、１０６・・・ガラスロッド、１０７、１０７ａ、１０７ｂ・・・プリフォーム、１０８・・・ダミー棒、１１０・・・従来のガラス旋盤、１１１・・・ガラスロッド二次延伸装置、１１２・・・機台、１１４、１１６・・・テールストック、１１８・・・固定チャック、１１９・・・可動チャック、１２０・・・移動台、１２２・・・加熱源、１２４・・・外径測定器、１３０・・・延伸炉、１３４・・・吊下げ機構部、１３６・・・母材固定部、１３８・・・原器、１４０・・・引き取り機構部、１４２・・・引取りチャック、１４４ａ、１４４ｂ・・・引き取りローラー、１４８、１４９・・・支点、１５０・・・測定器、１５２・・・外径測定器、１５４・・・延伸軸線、１５６・・・外径制御部、１５８・・・位置制御部、１７６・・・バーナー、１７８・・・火炎、１９０・・・水素ガス供給管、１９２・・・酸素ガス供給管、１９４・・・輪状ガス流入口、１９６・・・冷却管、１９８・・・冷却水供給管、２００・・・冷却水排水管、２０４・・・フィーダー、２０６・・・延伸用引き取り装置、２０８・・・支持脚、２１０・・・回転テーブル、２１２・・・モーター、２１４・・・タイミングベルト、２１６・・・バーナー台、２１８・・・溶断用引き取りチャック、２２４・・・収納容器、２３４、２３４ａ、２３４ｂ、２３６、２３６ａ、２３６ｂ・・・支持リング、２４０・・・Ｖブロック、２４４・・・エアシリンダー収納ボックス、２４５・・・移動側把持部材、２４６・・・固定側把持部材、２４８・・・操作スイッチボックス、２５０・・・ロータリーアクチュエーター、２５２・・・支持フレーム、２５４・・・取手、２５６・・・回転軸、２５７、２５８・・・止めピン、２６０・・・受け皿、２６２・・・支柱、２６４・・・ロータリーアクチュエーター、２６６・・・連結軸、２６８・・・回転軸、２７０・・・すべりねじ、２７２・・・移動台エンコーダー、２７３・・・テール駆動エンコーダー、２７４・・・移動台モーター、２７５・・・テール駆動モーター、２７６・・・チェーン、２７８・・・マスフローコントローラー、２８０・・・制御装置、２８２・・・引張り張力測定器、２８４・・・切り込み、２８５・・・外筒、２８６・・・内管、２８７・・・マーキング、２８８・・・支燃性ガス流出部、２９０・・・可燃性ガス流出部、２９４・・・火炎、２９６・・・不活性ガス流路、２９８・・・不活性ガス流量制御器、３００・・・開閉弁、３０２・・・接続具、３０４・・・制御部、３０６・・・駆動源、３０８・・・支燃性ガス流路、３１０・・・支燃性ガス流量制御器、３１２・・・可燃性ガス流路、３１４・・・可燃性ガス流量制御器、３１６・・・分流具、３３０・・・冷却装置、３３２・・・溶断部、３３４・・・切断面、３３６・・・テーパー部、３３８・・・細径部、３４０・・・ハンドル、３４２・・・ダミーバー、３４４・・・可動保持部、３４６・・・チャック、３４８・・・加熱手段、３５０・・・光ファイバ、３５２・・・外径測定器、３５４・・・第1被覆装置、３５６・・・第1養生装置、３５８・・・第２被覆装置、３６０・・・第２養生装置、３６２・・・牽引部、３７０・・・ガラスロッド溶断装置、３８０・・・ガラスロッド搬送装置、３９０・・・火炎口、３９２・・・水素導入管、３９４・・・酸素導入管、３９６・・・超音波発振器、３９８・・・洗浄液、４００・・・従来のガラス母材一次延伸装置、４０２・・・一次延伸器、４０４・・・超音波洗浄装置、５００・・・プリフォーム線引き装置、６００・・・ガラス母材生成装置、７００・・・ガラス母材脱水焼結装置、９００・・・本発明のガラス母材一次延伸装置、Ａ・・・吊下げ機構部１３４の傾き、Ｂ・・・引き取り機構部１４０の傾き、Ｃ・・・水平方向位置、Ｄ・・・プリフォーム１０７の直径、Ｅ・・・軸線の鉛直度、Ｌ１・・・支点間距離、Ｌ・・・箇所Ｏから箇所Ｐまでの長さ、Ｏ・・・プリフォームの直径が縮径し始める箇所、Ｐ・・・プリフォームの直径が９９％以下に縮径した箇所、Ｓ１１０・・・原器を母材固定部に固定するステップ、Ｓ１１２・・・吊下げ機構部の傾きを調整するステップ、Ｓ１１４・・・原器を母材固定部から取り出すステップ、Ｓ１１６・・・原器を引取りチャックに把持するステップ、Ｓ１１８・・・引取り機構部の傾きを調整するステップ、Ｓ１２０・・・原器を母材固定部及び引取りチャックに把持するステップ、Ｓ１２２・・・吊下げ機構部及び引取り機構部の水平方向位置を調整するステップ、Ｓ１２４・・・一次延伸ステップ、Ｓ１２６・・・一次溶断ステップ、Ｓ１３２・・・予備加熱ステップ、Ｓ１３６・・・初期延伸ステップ、Ｓ１３８・・・加熱源５０ｍｍから１５０ｍｍ移動するステップ、Ｓ１４０・・・定常時の速度で延伸するステップ、Ｓ１４２・・・ガラスロッド外径測定ステップ、Ｓ１４４・・・ガラスロッドの外径及び長さが所望の外径及び長さとなるまで延伸するステップ、Ｓ１４６・・・ダミー棒を溶着するステップ、Ｓ１４７・・・標識を設置するステップ、Ｓ１５０・・・外径測定位置及び目標径の設定ステップ、Ｓ１５２・・・第１外径測定ステップ、Ｓ１５３・・・第1加熱条件・延伸速度設定ステップ、Ｓ１５４・・・延伸ステップ、Ｓ１５６・・・第２外径測定ステップ、Ｓ１５７・・・第２加熱条件・延伸速度設定ステップ、Ｓ１５８・・・端部絞りステップ、Ｓ１６０・・・第３外径測定ステップ、Ｓ１６１・・・火力条件設定ステップ、Ｓ１６２・・・火炎研磨ステップ、Ｓ１６４・・・仕上がり径測定ステップ、Ｓ１６６・・・ダミー棒の除去ステップ、Ｓ１６８・・・表面処理ステップ、Ｓ１６９・・・絞り位置検出ステップ、Ｓ１７０・・・予備加熱ステップ、Ｓ１７２・・・延伸ステップ、Ｓ１７４・・・二次加熱ステップ、Ｓ１７６・・・二次延伸ステップ、Ｓ１７８・・・溶断ステップ、Ｓ２００・・・ガラス母材生成ステップ、Ｓ２０２・・・ガラス母材脱水焼結ステップ、Ｓ２０４・・・ガラス母材一次延伸ステップ、Ｓ２０５・・・ガラスロッド搬送ステップ、Ｓ２０６・・・ガラスロッド二次延伸ステップ、Ｓ２１０・・・プリフォーム線引きステップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、外径のばらつきの少ないプリフォーム及び光ファイバを製造する光ファイバ製造方法、プリフォーム製造方法、及びプリフォーム製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、従来のガラス母材一次延伸装置４００を示す。光ファイバの母材となるガラス母材１０２は、通常、ガラス母材一次延伸装置４００によって延伸されて線引きに都合のよい製品直径（φ３０〜８０ｍｍ）より３ｍｍから５ｍｍ太い径に縮径されてガラスロッド１０６とされる。ガラス母材一次延伸装置４００は、ガラス母材１０２を加熱する加熱炉１００と、加熱されたガラス母材１０２を把持して延伸する延伸チャック１０４とを備える。ガラス母材１０２を約２０００℃に加熱された加熱炉１００の中へ垂下し、延伸チャック１０４でガラス母材１０２を挟持して、加熱炉１００の下方からガラスロッド１０６として連続的に引き取ることによりガラス母材１０２を延伸する。
【０００３】
図２は、従来のガラス施盤１１０の構成を示す。ガラス母材一次延伸装置４００によって縮径されたガラスロッド１０６は、さらにガラス旋盤１１０により二次延伸されることにより、所定の製品直径に縮径されてプリフォーム１０７となる。ガラス施盤１１０は、ガラスロッド１０６を把持するチャック１１８及び１１９と、チャック１１９を移動するテールストック１１６と、ガラスロッド１０６を加熱する加熱源１２２とを備える。ガラスロッド１０６を把持する一方のチャック１１８は固定され、他方のチャック１１９は可動で牽引力が作用する。チャック１１８、１１９に把持されたガラスロッド１０６は、加熱源１２２によって加熱されながらテールストック１１６を徐々に引っ張る方向に移動することによって延伸され、目標の外径に加工される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のガラス母材一次延伸装置４００を用いてガラス母材１０２を延伸すると曲がったガラスロッド１０６が製造される可能性があった。また、従来のガラス旋盤１１０を用いてガラスロッド１０６を延伸してプリフォーム１０７を製造すると、それぞれのプリフォーム１０７の製造における加熱源１２２のガス量及びテールストック１１６の移動速度が異なる為に、プリフォーム１０７の外径がばらついた。従来のガラス母材一次延伸装置４００によって製造された曲がったガラスロッド１０６を、ガラス旋盤１１０を用いて二次延伸すると、プリフォーム１０７の外径が更にばらついた。更に、ばらついた外径のプリフォーム１０７を線引きして光ファイバを製造すると、光ファイバの外径がばらつき、品質の良い光ファイバを製造することが困難であった。
【０００５】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる光ファイバ製造方法、プリフォーム製造方法、及びプリフォーム製造装置を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明の第１の形態における光ファイバを製造する方法は、光ファイバの母材となるガラスロッドの加熱延伸の進捗に伴って変化する所定の数値に基づいて、ガラスロッドを加熱する加熱条件及び延伸する延伸速度を設定する設定ステップと、設定された加熱条件及び延伸速度に基づいて、ガラスロッドを加熱延伸してプリフォームを生成する加熱延伸ステップと、プリフォームを更に加熱し、線状に牽引して光ファイバを生成する線引きステップとを備えることが好ましい。
【０００７】
また、設定ステップは、数値としての加熱延伸の経過時間に基づいて、加熱条件及び延伸速度を設定してもよい。加熱延伸ステップは、ガラスロッドの端部の外径を絞る絞りステップであり、加熱延伸ステップは、絞りステップにおいて、加熱延伸の経過時間に基づいて、ガラスロッドの端部を、加熱延伸して絞ることが好ましい。また、設定ステップは、加熱延伸の経過時間に基づいて加熱条件として、ガラスロッドを加熱するバーナーの位置及びバーナーに供給するガス量を設定してもよい。更に、設定ステップは、加熱延伸の経過時間に基づいて延伸速度として、ガラスロッドを把持するチャックの移動速度を設定してもよい。
【０００８】
また、設定ステップは、数値としての加熱延伸によってガラスロッドが延伸された長さに基づいて、加熱条件及び延伸速度を設定してもよい。加熱延伸ステップは、プリフォームの端部の外径を絞る絞りステップであり、加熱延伸ステップは、絞りステップにおいてガラスロッドが延伸された長さに基づいて、ガラスロッドの端部を、加熱延伸して絞ることが好ましい。また、設定ステップは、延伸された長さに基づいて加熱条件としてガラスロッドを加熱するバーナーの移動量及びバーナーに供給するガス量を設定してもよい。更に、設定ステップは、延伸された長さに基づいて延伸速度としてガラスロッドを把持するチャックの移動速度を設定してもよい。また、設定ステップは、チャックが移動する量を検出するために、チャックを駆動するモーターに設けられたモーターの回転角を測定するエンコーダーを用いてもよい。
【０００９】
また、設定ステップは、数値としての加熱延伸によってガラスロッドに発生する引張り張力に基づいて、加熱条件及び延伸速度を設定してもよい。また、加熱延伸ステップにおいて、ガラスロッドを加熱する加熱源が、加熱延伸の進捗に伴ってガラスロッドの長手方向に移動し、加熱延伸ステップが、加熱源が所定の距離を移動するまでの間の引張り張力を、加熱源が所定の距離を移動した後の引張り張力の平均値の実質的に１１０％以下となるように延伸速度を制御することが好ましい。
【００１０】
更に、加熱延伸ステップが、加熱源が所定の距離を移動するまでの間の引張り張力を、加熱源が所定の距離を移動した後の引張り張力の平均値の実質的に８０％から１１０％に制御することが好ましい。更に、所定の距離が実質的に５０ｍｍから１５０ｍｍの間であることが好ましい。また、加熱延伸ステップは、加熱源が所定の距離移動したときにガラスロッドを延伸する速度を一定の速度に制御することが好ましい。更に、設定ステップは、引張り張力に基づいて延伸速度としてガラスロッドを把持するチャックの移動速度を設定してもよい。
【００１１】
また、設定ステップは、数値としてのガラスロッドの両端にそれぞれ溶着されたダミーの棒のそれぞれ及びガラスロッドのつなぎ目に設けられた標識の位置に基づいて、加熱条件及び延伸速度を設定してもよい。加熱延伸ステップは、ガラスロッドの端部の外径を絞る絞りステップであり、加熱延伸ステップは、絞りステップにおいて標識の位置に基づいて、ガラスロッドの端部を加熱延伸して絞ることが好ましい。設定ステップは、標識の位置としてのガラスロッドとダミー棒とのつなぎ目に設けられた切り込みの位置に基づいて、加熱条件及び延伸速度を設定してもよい。更に、設定ステップが、標識の位置としてのガラスロッドとダミー棒とのつなぎ目に塗布された蛍光塗料の位置に基づいて、加熱条件及び延伸速度を設定することが好ましい。
【００１２】
また、設定ステップは、数値としてのガラスロッドの軸方向の各位置における外径に基づいて、ガラスロッドの軸方向の各位置における延伸速度を設定し、各位置における外径の平均値に基づいて加熱条件を設定してもよい。また、ガラスロッドの端部が絞られており、設定ステップが、数値としてのガラスロッドの軸方向の各位置における外径及び加熱延伸によるガラスロッドの軸方向の長さの変化に基づいて、ガラスロッドが絞られた絞り部の位置を検出するステップと、絞り部の位置に基づいてガラスロッドを火炎によって研磨する研磨範囲を設定し、絞り部の外径に基づいて火炎の火力条件を設定するステップとを有し、加熱延伸ステップが、ガラスロッドの研磨範囲を火力条件の火炎によって研磨することが好ましい。
【００１３】
本発明の第２の形態における光ファイバを製造する方法は、光ファイバの母材となるガラスロッドを加熱延伸してプリフォームを生成する加熱延伸ステップと、プリフォームを更に加熱し、線状に牽引して光ファイバを生成する線引きステップとを備え、加熱延伸ステップが、ガラスロッドの所定箇所を軟化するまで加熱する予備加熱ステップ及び所定箇所を更に加熱し延伸して所定箇所の外径を絞る延伸ステップによりガラスロッドの端部の外径を絞る絞りステップを有することが好ましい。更に、絞りステップが、所定箇所の中心からガラスロッドの中央側の領域を予備加熱ステップにおける火炎の太さよりも絞った火炎で加熱する二次加熱ステップを更に含むことが好ましい。
【００１４】
本発明の第１の形態における光ファイバの母材となるプリフォームを製造する方法は、プリフォームの母材となるガラスロッドの加熱延伸の進捗に伴って変化する所定の数値に基づいて、ガラスロッドを加熱する加熱条件及び延伸する延伸速度を設定する設定ステップと、設定された加熱条件及び延伸速度に基づいて、ガラスロッドを加熱延伸してプリフォームを生成する加熱延伸ステップとを備えることが好ましい。
【００１５】
また、設定ステップは、数値としての加熱延伸の経過時間に基づいて、加熱条件及び延伸速度を設定してもよい。加熱延伸ステップは、ガラスロッドの端部の外径を絞る絞りステップであり、加熱延伸ステップは、絞りステップにおいて、加熱延伸の経過時間に基づいて、ガラスロッドの端部を、加熱延伸して絞ることが好ましい。
【００１６】
また、設定ステップは、数値としての加熱延伸によってガラスロッドが延伸された長さに基づいて、加熱条件及び延伸速度を設定してもよい。加熱延伸ステップは、プリフォームの端部の外径を絞る絞りステップであり、加熱延伸ステップは、絞りステップにおいてガラスロッドが延伸された長さに基づいて、ガラスロッドの端部を、加熱延伸して絞ることが好ましい。
【００１７】
更に、設定ステップは、数値としての加熱延伸によってガラスロッドに発生する引張り張力に基づいて、加熱条件及び延伸速度を設定してもよい。更に、加熱延伸ステップにおいて、ガラスロッドを加熱する加熱源が、加熱延伸の進捗に伴ってガラスロッドの長手方向に移動し、加熱延伸ステップが、加熱源が所定の距離を移動するまでの間の引張り張力を、加熱源が所定の距離を移動した後の引張り張力の平均値の実質的に１１０％以下となるように延伸速度を制御することが好ましい。
【００１８】
更に、加熱延伸ステップが、加熱源が所定の距離を移動するまでの間の引張り張力を、加熱源が所定の距離を移動した後の引張り張力の平均値の実質的に８０％から１１０％に制御することが好ましい。また、所定の距離が実質的に５０ｍｍから１５０ｍｍの間であることが好ましい。更に、加熱延伸ステップが、加熱源が所定の距離移動したときにガラスロッドを延伸する速度を一定の速度に制御することが好ましい。
【００１９】
また、設定ステップが、数値としてのガラスロッドの両端にそれぞれ溶着されたダミーの棒のそれぞれ及びガラスロッドのつなぎ目に設けられた標識の位置に基づいて、加熱条件及び延伸速度を設定してもよい。加熱延伸ステップは、ガラスロッドの端部の外径を絞る絞りステップであり、加熱延伸ステップは、絞りステップにおいて標識の位置に基づいて、ガラスロッドの端部を加熱延伸して絞ることが好ましい。
【００２０】
また、設定ステップは、数値としてのガラスロッドの軸方向の各位置における外径に基づいて、ガラスロッドの軸方向の各位置における延伸速度を設定し、各位置における外径の平均値に基づいて加熱条件を設定してもよい。また、ガラスロッドの端部が絞られており、設定ステップが、数値としてのガラスロッドの軸方向の各位置における外径及び加熱延伸によるガラスロッドの軸方向の長さの変化に基づいて、ガラスロッドが絞られた絞り部の位置を検出するステップと、絞り部の位置に基づいてガラスロッドを火炎によって研磨する研磨範囲を設定し、絞り部の外径に基づいて火炎の火力条件を設定するステップとを有し、加熱延伸ステップが、ガラスロッドの研磨範囲を火力条件の火炎によって研磨することが好ましい。
【００２１】
本発明の第２の形態における光ファイバの母材となるプリフォームを製造する方法であって、プリフォームの母材となるガラスロッドの所定箇所を軟化するまで加熱する予備加熱ステップと、所定箇所を更に加熱し延伸して所定箇所の外径を絞る延伸ステップによりガラスロッドの端部の外径を絞る絞りステップとを備えることが好ましい。絞りステップが、所定箇所の中心からガラスロッドの中央側の領域を予備加熱ステップにおける火炎の太さよりも絞った火炎で加熱する二次加熱ステップを有することが好ましい。
【００２２】
本発明の第１の形態における光ファイバの母材となるプリフォームを製造する装置は、プリフォームの母材となるガラスロッドを加熱する加熱源と、ガラスロッドを延伸する延伸部と、ガラスロッドの加熱延伸の進捗に伴って変化する数値を測定する測定器と、測定器が測定した数値に基づいて、加熱源の加熱条件及び延伸部の延伸速度を制御する制御器とを備えることが好ましい。
【００２３】
また、測定器は、数値としての加熱延伸の経過時間を測定し、制御器が、測定器によって測定された加熱延伸の経過時間に基づいて、加熱条件及び延伸速度を制御してもよい。更に、測定器は、数値としての加熱延伸に伴う延伸部の移動距離を測定し、制御器が、測定器によって測定された延伸部の移動距離に基づいて、加熱条件及び延伸速度を制御してもよい。
【００２４】
更に、測定器が、数値としての加熱延伸によってガラスロッドに発生する引張り張力を測定し、制御器が、測定器によって測定されたガラスロッドに発生する引張り張力に基づいて、加熱条件及び延伸速度を制御することが好ましい。更に、加熱源が、加熱延伸の進捗に伴ってガラスロッドの長手方向に移動し、制御器が、加熱源が所定の距離を移動するまでの間の引張り張力を、加熱源が所定の距離を移動した後の引張り張力の平均値の実質的に１１０％以下となるように延伸速度を制御することが好ましい。
【００２５】
更に、制御部が、加熱源が所定の距離を移動するまでの間の引張り張力を、加熱源が所定の距離を移動した後の引張り張力の平均値の実質的に８０％から１１０％となるように延伸速度を制御することが好ましい。更に、所定の距離が実質的に５０ｍｍから１５０ｍｍの間であることが好ましい。また、制御部は、加熱源が所定の距離移動したときに延伸速度を一定の速度に制御してもよい。
【００２６】
また、測定器は、数値としてのガラスロッドの両端にそれぞれ溶着されたダミーの棒のそれぞれ及びガラスロッドのつなぎ目に設けられた標識の位置を測定し、制御器が、測定器によって測定された標識の位置に基づいて、加熱条件及び延伸速度を制御してもよい。また、測定器は、数値としてのガラスロッドの軸方向の各位置における外径を測定し、制御器は、ガラスロッドの軸方向の各位置における外径に基づいて、ガラスロッドの軸方向の各位置における延伸速度を制御し、各位置における外径の平均値に基づいて、加熱条件を制御してもよい。
【００２７】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２９】
図３は、本発明の光ファイバ製造装置のシステムを示す。本発明の光ファイバ製造装置のシステムは、光ファイバの母材となるガラス母材１０２を生成するガラス母材生成装置６００と、ガラス母材１０２を脱水焼結するガラス母材脱水焼結装置７００と、ガラス母材１０２を一次延伸してガラスロッド１０６を生成するガラス母材一次延伸装置９００と、ガラスロッド１０６を搬送するガラスロッド搬送装置３８０と、ガラスロッド１０６を二次延伸してプリフォーム１０７を生成するガラスロッド二次延伸装置１１１と、ガラスロッド１０６を線引きして光ファイバを生成するプリフォーム線引き装置５００とを備える。
【００３０】
図４は、本発明の光ファイバ製造方法を示す。ガラス母材１０２は、ＶＡＤ法等を用いるガラス母材生成装置６００によって生成され（Ｓ２００）、ガラス母材脱水焼結装置７００によって塩素ガス中で脱水され、不活性ガス中で焼結される（Ｓ２０２）。このガラス母材１０２の直径は、通常φ１１０〜２００ｍｍであるが、実際に光ファイバの線引きに用いられる直径は、φ３０〜８０ｍｍである。したがって、脱水焼結されたガラス母材１０２は、ガラス母材一次延伸装置９００によって一次延伸されることにより線引きに都合のよい製品直径φ３０〜８０ｍｍより３〜５ｍｍ太い径に縮径されてガラスロッド１０６となる（Ｓ２０４）。ガラスロッド１０６は、ガラスロッド搬送装置３８０によって搬送され（Ｓ２０５）、ガラスロッド二次延伸装置１１１によって所定の外径まで加熱延伸されてプリフォーム１０７となる（Ｓ２０６）。プリフォーム１０７は、プリフォーム線引き装置５００によって加熱されて線状に牽引されることにより線引きされて光ファイバに形成される（Ｓ２１０）。
【００３１】
図５は、本発明のガラス母材一次延伸装置９００の構成を示す。ガラス母材一次延伸装置９００は、ガラス母材１０２を加熱延伸する一次延伸器４０２及びガラスロッド１０６を溶断するガラスロッド溶断装置３７０を備える。一次延伸器４０２は、加熱炉１００を備えた延伸炉１３０と、延伸炉１３０の上方に設けられたガラス母材１０２を所定速度で延伸炉１３０内へ送るための吊下げ機構部１３４を有する。一次延伸器４０２は、延伸炉１３０の下方に設けられた、細径化されたガラスロッド１０６を把持して、所定速度でガラスロッド１０６を引き取るための引取り機構部１４０を更に有する。吊下げ機構部１３４には母材固定部１３６が、引取り機構部１４０には引取りチャック１４２が備えられている。ガラスロッド溶断装置３７０は、バーナー１７６、回転テーブル２１０、タイミングベルト２１４、モーター２１２、支持脚２０８、バーナー台２１６、延伸用引き取り装置２０６、及び溶断用引き取りチャック２１８を有する。
【００３２】
ガラス母材１０２は母材固定部１３６に取り付けられ、フィーダー２０４によって所定速度で加熱炉１００内へ送り込まれる。加熱炉１００のヒーターにより加熱されたガラス母材１０２は、引き取りチャック１４２により把持され延伸、縮径されてガラスロッド１０６となる。ガラスロッド１０６は、延伸用引き取り装置２０６により、目標とする外径に応じた引き取り速度で引き取られて所望の径に延伸される。このとき、ガラスロッド１０６の外径は外径測定器１５２により測定され、この情報に基づいてフィーダー２０４、加熱炉１００、延伸用引き取り装置２０６等が制御され、ガラスロッド１０６の外径が所望の値になるように延伸が行われる。
【００３３】
所定の径及び長さに延伸されたガラスロッド１０６は、泡を含まない部分で、または直径０．３ｍｍ以上の泡を含まない部分でバーナー１７６により溶断される。加熱手段としては酸素水素火炎がよく、プロパン酸素火炎等の炭化水素系のガス火炎を用いてもよい。バーナー１７６は、支持脚２０８を介して回転テーブル２１０上に設置される。モーター２１２等の駆動装置によりタイミングベルト２１４を介して回転テーブル２１０が回転する。回転テーブル２１０はバーナー台２１６上に設置されている。バーナー１７６を回転させつつガラスロッド１０６を加熱するとともに、ガラスロッド１０６を溶断用引き取りチャック２１８で所定の速度と引き取り力で引き取ることによりガラスロッド１０６が溶断される。
【００３４】
図６は、延伸軸を調整するために母材固定部１３６に原器１３８を保持させた一次延伸器４０２を示す。吊下げ機構部１３４には、母材固定部１３６の鉛直度合いを調整する不図示の機構が備えられ、引取り機構部１４０には引取りチャック１４２の鉛直度合いを調整する不図示の機構と引取り機構部１４０を水平面内で前後左右に移動させる不図示の機構とが併せて備えられている。
【００３５】
図７は、図4に示したガラス母材一次延伸ステップ（Ｓ２０４）の詳細なフローチャートを示す。ガラス母材一次延伸ステップ（Ｓ２０４）は、一次延伸器４０２の延伸軸を調整する工程を有する。まず、真直度が保証された金属製またはセラミックス製の棒を原器１３８として準備する。この原器１３８は、通常、ガラス母材１０２とガラス母材１０２に溶着されるダミー棒とを含めた長さを有し、原器１３８の軸線の直線性が全長にわたって保証されている。
【００３６】
まず、図６に示すように、原器１３８を吊下げ機構部１３４の母材固定部１３６に把持させて固定し（Ｓ１１０）、原器１３８の向きが鉛直方向と一致するように吊下げ機構部１３４の傾きＡを調整する（Ｓ１１２）。調整が済んだら一旦原器１３８を母材固定部１３６から取り外す（Ｓ１１４）。
【００３７】
図８は、原器１３８を引取りチャック１４２に把持した一次延伸器４０２を示す。原器１３８を引取り機構部１４０の引取りチャック１４２に把持させて（図７、Ｓ１１６）、把持させた原器１３８の向きが鉛直方向と一致するように引取り機構部１４０の傾きＢを調整する（図７、Ｓ１１８）。このとき、引取りチャック１４２は、原器１３８の長手方向のほぼ中央部を把持するのが望ましい。なお、吊下げ機構部１３４と引取り機構部１４０の調整順序は逆であってもよい。すなわち先に引取り機構部１４０を調整してから、吊下げ機構部１３４を調整してもよい。
【００３８】
図９は、原器１３８を吊下げ機構部１３４及び引取り機構部１４０に把持した一次延伸器４０２を示す。吊下げ機構部１３４及び引取り機構部１４０のそれぞれの調整が終ってから、原器１３８を吊下げ機構部１３４の母材固定部１３６に把持させた状態で原器１３８の下端部を引取り機構部１４０の引取チャック１４２に把持させて固定し（図７、Ｓ１２０）、この状態で鉛直軸線からの原器１３８の水平方向へのずれ量、すなわち鉛直度が、長さ１ｍ当たり０．５ｍｍ以内になるように引取り機構部１４０の水平方向位置あるいは吊下げ機構部１３４の水平方向位置Ｃを調整する（図７、Ｓ１２２）。
【００３９】
次に鉛直度が調整された一次延伸器４０２を用いて、ガラス母材１０２を一次延伸してガラスロッド１０６を形成する（図７、Ｓ１２４）。最後にガラスロッド溶断装置３７０を用いてガラスロッド１０６を溶断する（図７、Ｓ１２６）。
【００４０】
図１０及び図１１は、引取り機構部１４０において、引取りチャック１４２の代わりに引取りローラー１４４ａ、１４４ｂを用いた例を示す。引取りローラー１４４ａ、１４４ｂを用いた場合に、吊下げ機構部１３４と引取り機構部１４０とを結ぶ軸線の鉛直度を調整するには、原器１３８を引取りチャック１４２に把持するステップ（図７、Ｓ１１６）において、原器１３８を引取りローラー１４４ａ、１４４ｂに把持する。次に引取り機構部１４０の傾きを調整するステップ（図７、Ｓ１１８）において、引取りローラー１４４ａ、１４４ｂの回転軸の二軸間の平行度及び水平度を調整して引取り機構部１４０の傾きを調整し、原器１３８が鉛直に保持できるように調整する。
【００４１】
次に、原器１３８を母材固定部１３６及び引取りチャック１４２に把持するステップ（図７、Ｓ１２０）において、図１１に示すように、吊下げ機構部１３４の母材固定部１３６と引取り機構部１４０の引取りローラー１４４ａ、１４４ｂとに原器１３８を把持させる。次に吊下げ機構部１３４及び引取り機構部１４０の水平方向位置を調整するステップ（図７、Ｓ１２２）において、引取りローラー１４４ａ、１４４ｂを含む引取り機構部１４０全体の水平方向位置あるいは吊り下げ機構部１３４の水平方向位置を調整して、吊下げ機構部１３４と引取り機構部１４０とを結ぶ軸線の鉛直度Ｅを調整する。
【００４２】
以上の調整方法により、吊下げ機構部１３４と引取り機構部１４０とを結ぶ軸線の鉛直度が精度良く調整できる。したがって、ダミー棒の軸ずれがない真っ直ぐなガラス母材１０２を延伸した場合のみでなく、ガラス母材１０２に多少の曲がりがある場合でも、ガラス母材１０２にダミー棒を取り付ける際に軸ずれが生じないようにしておけば、所望の真直度の範囲内で細径化されたガラスロッド１０６を得ることができる。
【００４３】
一次延伸器４０２は、ガラス母材１０２を吊下げ機構部１３４、引取り機構部１４０でそれぞれ把持した場合及び両機構部で把持した場合の鉛直度を精度良く調整できる。したがって延伸されたガラス母材１０２の重量によって引取り機構部１４０を支点としてガラス母材１０２の加熱軟化部に生じる曲がりの発生要因となる曲げモーメントが減少できる。このため、予め真っ直ぐなダミー棒を取り付けたガラス母材１０２から延伸されたロッドが延伸途中に軸ずれを発生することがなくなるので、ガラス母材１０２を所望の真直度の範囲内で延伸できる。
【００４４】
図１２は、曲がりの程度が測定されているガラス母材１０２を示す。上記の調整方法により鉛直度が調整された一次延伸器４０２を用いてガラス母材１０２の延伸を行った。次にガラスロッド１０６の曲がりの程度を測定した。まず、延伸したガラスロッド１０６を基準となる水平な２支点１４８、１４９間に静置し、ガラスロッド１０６に沿ってダイヤルゲージ等の測定器１５０を走査させて基準面からの高さの極大もしくは極小値を計測する。次にガラスロッド１０６を１８０度回転させ同様にして基準面からの高さの極大もしくは極小値を計測する。更に最初に測定された極大値と次に測定された極小値との差又は最初に測定された極小値と次に測定された極大値との差の最大値を「２ｈ」とし、ｈを支点間距離Ｌ１で除して単位長さ当たりのガラスロッド１０６の真直度とする。
【００４５】
上記の方法に従って調整した一次延伸器４０２を用いて、ダミー棒の軸ずれがない真っ直ぐのガラス母材１０２を５本延伸し、得られたガラスロッド１０６について図１２に示した方法によって、それぞれの真直度を計測した。得られたガラスロッド１０６の真直度はすべて、ｈ＝０．５ｍｍ以内であった。上記の調整がされていない一次延伸器４０２を用いて延伸されたガラスロッド１０６は、平均して９０％程度、曲がりの手直しが必要であった。
【００４６】
図１３は、一次延伸器４０２が、回転ローラー１４４ａ、１４４ｂの回転数を制御する機構を示す。一次延伸器４０２は、回転ローラー１４４ａ及び１４４ｂのそれぞれの回転数を個別に制御する。ガラス母材１０２は、一次延伸器４０２の母材固定部１３６に吊り下げられ、所定の速度で不図示の加熱炉へ送られる。加熱炉によって加熱・軟化され、延伸されたガラスロッド１０６は、少なくとも一対の左右のローラー１４４ａ、１４４ｂにより引き取られる。ガラス母材１０２の加熱軟化部の中心位置は、外径測定器１５２を用いてガラス母材１０２の加熱軟化部の外径値を測定し、同時にこの外径値を演算処理することにより求められる。外径測定器１５２はレーザー光透過型が用いられる。レーザー光は、加熱炉のヒーター下部に設けた窓からガラス母材１０２の加熱軟化部に向けて照射される。
【００４７】
測定された外径値は外径制御部１５６に入力され、外径の目標値と比較演算されてローラー１４４ａの回転数が制御される。更に、加熱軟化部の中心位置の情報は位置制御部１５８に入力されて、加熱軟化部の中心位置と一次延伸器４０２の延伸軸線１５４との偏差量が求められる。位置制御部１５８は、加熱軟化部の中心位置と延伸軸線１５４との偏差量が実質的に零になるような回転数の補正値を求め、この補正値にローラー１４４ａの回転数を加えた回転数に基づいてローラー１４４ｂを制御する。
【００４８】
図１４は、ガラス母材１０２の加熱軟化部の中心位置と延伸軸線１５４との偏差量とガラスロッド１０６の曲がりとの関係を示す。ガラス母材１０２の加熱軟化部の中心位置と延伸軸線との偏差量すなわち軸ズレ量が大きいほど、ガラスロッド１０６の曲がりが大きくなる。軸ズレ量が大きいとき、ローラー１４４ａ、１４４ｂの表面の耐熱部材は変形し、ローラー１４４ａ、１４４ｂの形状は左右で微妙に異なっている。このことはローラー１４４ａ、１４４ｂの表面の周速が左右で異なることを示している。したがってローラー１４４ａ、１４４ｂの表面の変形がガラスロッド１０６の曲がりの一因となっているので、ローラー１４４ａ、１４４ｂの左右の回転数を個別に制御することによりガラスロッド１０６の曲がりを制御できる。
【００４９】
ローラー１４４ａ、１４４ｂの表面は、高温のガラスロッド１０６を引き取り易いように、耐熱性と柔軟性を有するノンアスベストやアスベスト等からなる耐熱部材で形成されている。このため、ガラスロッド１０６と接触するローラー１４４ａ、１４４ｂの表面は、ガラスロッド１０６の高温とピンチ力や摩擦力により次第に変形する。ローラー１４４ａ、１４４ｂの変形状態が左右のローラーにおいて微妙に異なるので、ローラー１４４ａ、１４４ｂの表面の周速が左右で異なる。
【００５０】
図１５は、ローラー１４４ａ、１４４ｂの表面の変形を示す。左ローラー１４４ａと右ローラー１４４ｂとではその外周形状が極めて相違している。なお、バッチ数はガラス母材１０２の延伸回数である。バッチ数が増すにつれて、ローラー１４４ａ及び１４４ｂの変形と摩耗が進行する。このため、ローラー１４４ａ、１４４ｂの左右でガラスロッド１０６の引き取り量に差を生じ、ガラス母材１０２の加熱軟化部の位置が変動する結果、ガラスロッド１０６に曲がりを生じる。
【００５１】
図１６は、図１５に示したバッチ数３００のローラー１４４ａ、１４４ｂを用いて金属パイプを引き取ったときの金属パイプの加熱軟化部の中心位置の変位を示す。縦軸は、金属パイプの加熱軟化部の中心位置の変位を示し、横軸は時間を示す。ローラー１４４ａ、１４４ｂの回転方向への偏差量の変動を示す曲線Ａは、ローラー１４４ａ、１４４ｂが１回転する間に大きく変動していることを示している。これに対して、曲線Ｂは、ローラー１４４ａ、１４４ｂの前後方向又は奥行き方向への変動が極めて小さいことを示している。
【００５２】
図１７は、本実施例の一次延伸器４０２による加熱軟化部の中心位置の変位を示す。縦軸は、ガラス母材１０２の加熱軟化部の中心位置の変位を示し、横軸は、延伸開始からの時間を示す。延伸開始から約１５００秒後に加熱軟化部の変位は微小に抑えられている。このように左右のローラー１４４a、１４４ｂの回転数を個別に制御することにより、加熱軟化部の中心位置は実質的に一定に保持され、実質的に曲がりのないガラスロッド１０６が製造される。
【００５３】
（比較例）
図１８は、左右のローラー１４４ａ、１４４ｂを同じ回転数で制御した場合の加熱軟化部の中心位置変動の様子を示す。縦軸は、ガラス母材１０２の加熱軟化部の中心位置の変位を示し、横軸は、延伸開始からの時間を示す。実施例と同様の外径測定器１５２を用いてガラス母材１０２の加熱軟化部での外径値を測定し、左右のローラー１４４ａ、１４４ｂを同じ回転数で制御して、所定の径を有するガラスロッド１０６を製造した。左右のローラー１４４ａ、１４４ｂの回転数を同一にすると、加熱軟化部の中心位置の変動が大きく、延伸されたガラスロッド１０６に修正を必要とするほどの曲がりを生じた。
【００５４】
図１９は、ガラスロッド溶断装置３７０に用いられるバーナー１７６の他の実施形態を示す。リング状バーナー１７６は、水素ガス供給管１９０と酸素ガス供給管１９２とに接続された輪状ガス流出口１９４を有する。リング状バーナー１７６の外周部には、冷却水供給管１９８および排水管２００に接続された冷却管１９６が配置されている。なお、輪状ガス流出口１９４は、単層であって水素ガスと酸素ガスとの混合ガスを噴出する構造であってもよく、多層たとえば三層であって上下層から水素ガスを噴出し中層から酸素ガスを噴出する構造であってもよい。
【００５５】
ガラスロッド１０６をリング状バーナー１７６のリング内に設置し、リング状バーナー１７６へ、水素ガスと酸素ガスとを供給し点火すると、火炎１７８により加熱されたガラスロッド１０６の表面が溶融する。リング状バーナー１７６は、加熱効率が良く、ガラスロッド１０６を過剰に加熱する必要がないので、ガラスを２０００℃よりも高温で加熱したときに発生するガラス表面の不透明化が、溶断面に認められない。
【００５６】
上記実施例に従い、ガラスロッド１０６を溶断した。直径１２０ｍｍのガラス母材１０２を水素ガス３００Ｌ／分および酸素ガス１２０Ｌ／分が供給されたリング状バーナー１７６の火炎により１０分間加熱しガラスロッド１０６が溶融したところで、ガラスロッド１０６を延伸するとガラスロッド１０６が溶断された。ガラスロッド１０６の溶断面は円錐形となっており、表面は透明であった。
【００５７】
図２０は、ガラスロッド搬送装置３８０の構成を示す。ガラスロッド搬送装置３８０は、一次延伸器４０２が生成したガラスロッド１０６を搬送するのに用いられる。ガラスロッド１０６は、エアシリンダー収納ボックス２４４に取り付けられた移動側把持部材２４５と固定側把持部材２４６とにより把持される。エアシリンダー収納ボックス２４４に備えられた不図示のエアシリンダーが駆動すると移動側把持部材２４５が固定側把持部材２４６に向かって移動して、ガラスロッド１０６を把持する。
【００５８】
移動側把持部材２４５が固定側把持部材２４６を押す力は、エアシリンダー収納ボックス２４４内のエアシリンダーに流入する空気の圧力を変えることにより変更可能である。操作スイッチボックス２４８に設けられたスイッチをガラスロッド１０６の搬送作業中に操作することによりエアシリンダーの空気圧を変更することができる。本実施例では移動側把持部材２４５を固定側把持部材２４６へ押しつけるための空気圧力を２段階に調節可能な段階的調節方式として、２段階の押しつけ力を得る。例えば移動側把持部材２４５を固定側把持部材２４６へ押しつける弱い方の第１押しつけ力を第１把持力とし、強い方の第２押しつけ力を第２把持力とする。第１把持力を０．５ｋｇとし、第２把持力を８０ｋｇとする。
【００５９】
エアーシリンダの空気圧は、２段階調節方式に限るものではなく、３段階以上に変更する多段階調節方式、あるいは無段階調節方式であってもよい。ロータリーアクチュエーター２５０は、ガラスロッド１０６を垂直状態から水平状態へ回転させ、エアシリンダー収納ボックス２４４を介して把持部材２４５、２４６を回転させる。支持フレーム２５２はガラスロッド搬送装置を一次延伸器４０２に接続して支持する。取手２５４はガラスロッド搬送装置３８０を操作するために用いられ、回転軸２５６はエアシリンダー収納ボックス２４４を回転させる。
【００６０】
図２１は、一次延伸器４０２の収納容器２２４を示す。収納容器２２４は、受け皿２６０、支柱２６２、ガラスロッド１０６を支持する一対の支持部材２３４ａ、２３４ｂ、及びこの下方に設けられた一対の支持部材２３６ａ、２３６ｂを有する。支持部材２３４ａ、２３４ｂ、２３６ａ、２３６ｂの形状は、収納容器２２４内のガラスロッド１０６の支持に好ましい実質的に半円の形状を有し、各一対の支持部材２３４でほぼ円形状の支持部を形成している。支持部材２３４ａ、２３４ｂ及び支持部材２３６ａ、２３６ｂは、それぞれ一端が支柱２６２にピン結合され、他端は、止めピン２５７により支持部材２３４ａと２３４ｂとが、同様に止めピン２５８により支持部材２３６ａと２３６ｂとがそれぞれピン結合される。支柱２６２の高さは１，５５０ｍｍ、受け皿２６０の内径はφ３００ｍｍ、一対の支持部材２３４ａと２３４ｂ及び２３６ａと２３６ｂによって形成されるガラスロッド１０６の支持部の内径はともにφ１８０ｍｍである。
【００６１】
収納容器２２４に、外径φ８０ｍｍのガラスロッド１０６を収納した場合、ガラスロッド１０６がとり得る支柱２６２の前後方向に対する傾き角αは−３．７°〜＋８．１°であり、支柱２６２の左右方向に対する傾き角βは−５．９°〜＋５．９°となる。ここで述べた傾き角α、βはあくまで限界値であり、現実の作業ではこれらの範囲内でガラスロッド１０６は様々な姿勢で収納される。ガラスロッド１０６は収納容器２２４内で様々な姿勢にある。
【００６２】
図２２は、ガラスロッド１０６を搬送するときのガラスロッド搬送装置３８０の動作を示す。収納容器２２４内のガラスロッド１０６を、把持部材２４５、２４６により第１把持力で把持し（ｂ）、支持部材２３４ａ、２３４ｂの規制範囲内でガラスロッド１０６が垂直になるように前後左右にゆする（ｃ）。第１把持力は上述のように非常に弱いので、ガラスロッド１０６をゆすった時に第１把持力以上の力が移動側把持部材２４５に加わると、移動側把持部材２４５が開く構造となっている。また、移動側把持部材２４５とガラスロッド１０６との間、及び固定側把持部材２４６とガラスロッド１０６との間に作用する摩擦力は、ガラスロッド１０６の重量と比較して遙かに小さいので、第１把持力でガラスロッド１０６を把持した状態でガラスロッド搬送装置３８０を上昇させても、ガラスロッド１０６を持ち上げることはできない。
【００６３】
ガラスロッド１０６が垂直になったことを確認した後、把持力を第１把持力から第２把持力に切り替え（ｄ）、止めピン２５７、２５８を外して、支持部材２３４ａ、２３４ｂ及びこの下方の支持部材２３６ａ、２３６ｂをそれぞれ開放してガラスロッド１０６を取り出し搬送する。収納容器２２４から取り出されたガラスロッド１０６は、水平状態に回転させられ、保管場所に並べられる。ガラスロッド１０６を保管場所に水平状態で並べる際、ガラスロッド搬送装置３８０の上昇・下降用エアシリンダーに常時一定圧以上の空気圧力を作用させることにより、ガラスロッド搬送装置３８０の自重がガラスロッド１０６にかからないようにして、ガラスロッド１０６の折損を防止することができる。
【００６４】
図２３は、ガラスロッド搬送装置３８０の他の実施形態を示す。ガラスロッド搬送装置３８０は、ロータリーアクチュエーターをそれぞれ備えた２個の回転機構Ａ、Ｂを有している。具体的には、ロータリーアクチュエーター２５０により回転軸２５６を回転させて、ガラスロッド１０６を垂直から水平状態とする回転機構Ａと、ロータリーアクチュエーター２６４により回転軸２６８を回転させ、回転軸２６８を支軸として連結軸２６６を介してガラスロッド１０６を上下又は左右に移動させるもう一つの回転機構Ｂとを有する。回転軸２６８は、回転軸２５６と水平又は垂直方向に直交する。
【００６５】
図２４は、図２３に示したガラスロッド搬送装置３８０がガラスロッド１０６を搬送するときの動作を示す。図２４（ａ）は、ガラスロッド搬送装置３８０がガラスロッド１０６を保持した状態の平面を示し、図２４（ｂ）は、ガラスロッド搬送装置３８０がガラスロッド１０６をＶブロック２４０へ移動した状態の断面を示す。図２４（ａ）に示すようにガラスロッド１０６を垂直に把持した把持部材２４５、２４６は、ロータリーアクチュエーター２５０を作動させることにより、垂直から水平の状態へ回転させられる。次に図２４（ｂ）に示すようにロータリーアクチュエーター２６４を作動させ、把持部材２４５、２４６を下方に回転させる。
【００６６】
ロータリーアクチュエーター２６４を作動させることにより、移動側把持部材２４５の開閉方向が、垂直方向から水平方向になる。このため、移動側把持部材２４５を開き、ガラスロッド１０６を開放してＶブロック２４０に載せた後、把持部材２４５、２４６を上方に待避させることが可能となる。したがって、ガラスロッド１０６を垂直から水平に回転させる回転機構Ａに加えて、回転軸２５６と直交するもう一つの回転軸２６８を有する回転機構Ｂを備えることにより、ガラスロッド１０６の搬送作業性が大きく向上する。
【００６７】
図２５は、本発明のガラスロッド二次延伸装置１１１の構成を示す。ガラスロッド二次延伸装置１１１は、機台１１２と、固定チャック１１８及び可動チャック１１９と、加熱源１２２と、マスフローコントローラー２７８と、テールストック１１４及び１１６と、テール駆動モーター２７５と、テール駆動エンコーダー２７３と、外径測定器１２４と、移動台１２０と、すべりねじ２７０と、移動台モーター２７４と、移動台エンコーダー２７２と、チェーン２７６と、制御器２８０とを備える。
【００６８】
固定チャック１１８及び可動チャック１１９は、ダミー棒１０８が両端に溶着されたガラスロッド１０６を把持する。加熱源１２２は、固定チャック１１８及び可動チャック１１９に把持されたガラスロッド１０６を加熱する。マスフローコントローラー２７８は、加熱源１２２に供給するガス量を調整する。テールストック１１６は、可動チャック１１９を移動してガラスロッド１０６を延伸する。テール駆動モーター２７５は、テールストック１１６を駆動する。テール駆動エンコーダー２７３は、テール駆動モーター２７５の回転量を検出するとともにテール駆動モーター２７５の速度を制御する。テール駆動エンコーダー２７３が検出したテール駆動モーター２７５の回転量からテールストック１１６の移動量を得ることができる。
【００６９】
外径測定器１２４は、ガラスロッド１０６の外径をガラスロッド１０６の軸方向の位置に対応させて測定する。移動台１２０は、加熱源１２２及び外径測定器１２４が上部に設けられており、加熱源１２２及び外形測定器１２４を移動する。移動台１２０は、固定チャック１１８及び可動チャック１１９を結ぶ軸線と平行に設けられた、すべりねじ２７０に沿って移動自在に機台１１２上に設置され、すべりねじ２７０及びチェーン２７６を介して移動台モーター２７４により駆動される。移動台エンコーダー２７２は、移動台モーター２７４の速度を制御する。制御器２８０は、移動台エンコーダー２７２、移動台モーター２７４、チェーン２７６、すべりねじ２７０、及び移動台１２０を介して加熱源１２２の移動量を制御する。制御器２８０は、マスフローコントローラー２７８を制御することにより加熱源１２２に供給するガス量を制御する。制御器２８０は、テール駆動エンコーダー２７３を制御して、テール駆動モーター２７５の回転速度を制御することによりテールストック１１６の移動速度を制御する。テールストック１１６の移動速度を制御することでガラスロッド１０６が延伸される速度を制御する。
【００７０】
テールストック１１４、１１６、固定チャック１１８、可動チャック１１９、テール駆動モーター２７５、及びテール駆動エンコーダー２７３は、ガラスロッド１０６を延伸する延伸部を構成する。
【００７１】
外形測定器１２４が測定した外形測定位置及び外形測定値とテールストック１１６の移動量から得られたガラスロッド１０６の長さの変化とのデータは、制御器２８０に入力される。制御器２８０は、入力されたデータに基づいて、加熱源１２２の移動量及び加熱源１２２に供給するガス量などの加熱条件やテールストック１１６の延伸速度を制御する。
【００７２】
図２６は、図４に示したガラスロッド二次延伸ステップ（Ｓ２０６）の詳細なフローチャートを示す。ガラスロッド二次延伸ステップ（Ｓ２０６）においては、まず、固定チャック１１８及び可動チャック１１９にダミー棒１０８をセットし、ガラスロッド１０６の両端にダミー棒１０８を溶着して（Ｓ１４６）、ガラスロッド１０６をガラスロッド二次延伸装置１１１にセットする。次にガラスロッド１０６とダミー棒１０８とのつなぎ目に、標識として深さ３ｍｍの切り込み２８４をつなぎ目の軸周り全体に設ける（Ｓ１４７）。
【００７３】
次に、ガラスロッド１０６の外径測定の開始位置及び終了位置と目標径とを設定する（Ｓ１５０）、次に、外径測定器１２４を用いて延伸前のガラスロッド１０６の外径をガラスロッド１０６の軸方向の位置に対応させて測定する（Ｓ１５２）。測定した外径とその測定位置に基づいてガラスロッド１０６の軸方向の各位置における延伸速度を設定し、ガラスロッド１０６の外径の平均値に基づいて加熱源１２２に供給するガス量及び加熱源１２２の移動量を含む加熱条件を設定する（Ｓ１５３）。次に、ガラスロッド１０６を加熱源１２２を用いて設定した加熱条件で加熱しながら、設定した延伸速度でテールストック１１６を移動し、ガラスロッド１０６を順次延伸する（Ｓ１５４）。
【００７４】
次に、ガラスロッド１０６とダミー棒１０８のつなぎ目に設けた切り込み２８４の位置を外径測定器１２４によって検出することにより、ガラスロッド１０６の有効部の位置を検出し、テール駆動エンコーダー２７３によりテールストック１１６の移動量を測定することで、ガラスロッド１０６の軸方向の長さの変化を測定する。更に切り込み２８４からガラスロッド１０６の中央側に５０ｍｍの箇所の外径を測定する（Ｓ１５６）。次に、切り込み２８４の位置とガラスロッド１０６の軸方向の長さの変化に基づいて加熱源１２２の加熱位置を設定し、測定した外径に基づいて加熱源１２２のガス量を設定する。更に測定した外径に基づいてテールストック１１６の移動速度を設定する（Ｓ１５７）。次にガラスロッド１０６を設定した加熱条件及び延伸速度で加熱延伸してガラスロッド１０６の端部を外径が絞られた形状に絞り加工する（Ｓ１５８）。
【００７５】
次に、外径測定器１２４を用いて絞り部分及び絞りにより伸長した部分の外径を位置と対応させて測定して絞り部の位置を検出し、さらにテール駆動エンコーダー２７３を用いて、絞りによるガラスロッド１０６の軸方向の長さの変化を測定する（Ｓ１６０）。次に検出された絞り部の位置及びガラスロッド１０６の軸方向の長さの変化に基づいて、ガラスロッド１０６を火炎によって研磨する火炎研磨の開始位置と終了位置及び火炎の火力条件を設定する（Ｓ１６１）。
【００７６】
火炎研磨の開始位置及び終了位置については、ガラスロッド１０６の絞り加工によって強く加熱された部分の近傍に火炎研磨すべき曇りが発生するので、曇りが発生する場所を火炎研磨の開始位置及び終了位置とする。次に加熱源１２２を用いて、設定された火炎研磨の開始位置から終了位置までのガラスロッド１０６を、設定された火力条件により火炎研磨する（Ｓ１６２）。火炎研磨終了後、ガラスロッド１０６の仕上がり外径及び長さを測定してガラスロッド１０６の形状を確認する（Ｓ１６４）。次にダミー棒１０８をガラスロッド１０６から除去し（Ｓ１６６）、ガラスロッド１０６を表面処理（Ｓ１６８）してプリフォーム１０７とする。
【００７７】
上述したように、延伸ステップ（Ｓ１５４）、端部絞りステップ（Ｓ１５８）、及び火炎研磨ステップ（Ｓ１６２）のそれぞれの作業開始前にガラスロッド１０６の軸方向の位置に対応させて外径を測定し、次工程の加熱条件や延伸速度を的確に設定することにより安定した品質のガラスロッド１０６を製造することができる。
【００７８】
図２７は、ガラスロッド二次延伸装置１１１の固定チャック１１８及び可動チャック１１９に冷却装置３３０を設けた例を示す。冷却装置３３０は、チャック１１８、１１９に冷却水を循環することにより加熱源１２２の輻射熱からチャック１１８、１１９を保護する。冷却装置３３０は、気体もしくは液体の冷却媒を使用する。チャック１１８、１１９に冷却装置３３０を設けることにより、チャック１１８、１１９の温度上昇が制御され、チャック１１８、１１９の変形が抑えられる。このため、ガラスロッド１０６を回転させる駆動力の伝達精度が低下せず、ガラスロッド１０６の加熱むらがなくなり、ガラスロッド１０６の外径値の変動が減少する。
【００７９】
（実施例）
図２７に示す、冷却装置３３０が設けられたチャック１１８、１１９、及び加熱源１２２を用いて、加熱源１２２に燃焼ガスとしてＯ２＝１５０ＳＬＭ、Ｈ２＝３００ＳＬＭを供給し、１５ｒｐｍで回転している外径５０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのガラスロッド１０６を、加熱源１２２を約２０ｍｍ／ｍｉｎの速さで相対的に移動させながら火炎研磨した。
【００８０】
図２８は、実施例及び下記の比較例におけるチャック１１８、１１９の温度を測定した結果を示す。縦軸はチャック１１８、１１９の温度、横軸は火炎研磨の加工時間を示す。実施例のチャック１１８、１１９は約４５℃と低い温度に維持された。したがってチャック１１８、１１９の変形によるガラスロッド１０６を回転する駆動力の変動が少なかったので火炎研磨されたガラスロッド１０６の外径値の変動幅は０．０２％と小さい値であった。
【００８１】
（比較例）
図２７に示すチャック１１８、１１９から冷却装置３３０を取り外した以外は、実施例と同様の条件でガラスロッド１０６を加工したところ、チャック１１８、１１９の温度が図２８に示すようにほぼ１００℃に達した。このためチャック１１８、１１９が変形してガラスロッド１０６を回転させる駆動力が変動し、火炎研磨後のガラスロッド１０６の外径値の変動幅が１．０％と実施例よりも大きくなった。
【００８２】
図２９は、加熱源１２２と外径測定器１２４との距離及びガラスロッド１０６の外径値の変動率の関係を示す。図２９のガラスロッドの外径の変動率（％）は、（ガラスロッドの最大径−ガラスロッドの最小径）／（平均径）×１００を表す。図２５のガラスロッド二次延伸装置１１１の外径測定器１２４は、加熱源１２２から一定の距離、すなわち１０ｍｍから５０ｍｍ離れた位置に設置されているのでガラスロッド１０６の正確な外径測定値が得られ、ガラスロッド１０６の外径を正確に制御できる。
【００８３】
ガラスロッド１０６の延伸時は、加熱源１２２が移動しているので加熱によりガラスロッド１０６が最も高温になっている位置は、そのとき加熱源１２２で加熱されている位置より多少ずれた位置にある。単位長さ当たりの延伸速度は、ガラスロッド１０６が最も高温になっている位置で最大になる。この延伸速度が最も大きくなる位置の外径及び目標値に基づいて加熱源による加熱量及びチャックの移動速度を制御することが好ましい。したがって、加熱源１２２から一定の距離離れた位置に外径測定器１２４を設けることでガラスロッドの延伸される速度が最大になる位置におけるガラスロッド１０６の外径を測定し、この外径と延伸目標径との差に基づいてチャック１１９の移動速度を制御する。
【００８４】
加熱源１２２から一定距離離れた位置とは、加熱源１２２が設置された位置から加熱源１２２の移動方向とは逆方向に１０ｍｍから５０ｍｍ離れた位置である。つまり、外径測定器１２４は、加熱源１２２から加熱源１２２の移動方向とは反対方向に１０ｍｍから５０ｍｍ離れた位置に設置される。
【００８５】
加熱源１２２が酸水素バーナーであるときは、加熱源１２２に供給する水素ガス流量を３０リットル／分から５００リットル／分とし、水素／酸素の流量比を１．５から３．０としてガラスロッド１０６を加熱し、加熱源１２２の移動速度を２ｍｍ／分から６５ｍｍ／分の範囲で制御する。水素ガス流量は、３０リットル／分未満では熱量が不足し、５００リットル／分を超えると燃料が無駄になる。また、水素／酸素の流量比が上記の範囲から外れると、熱量が不足し延伸が困難となる。
【００８６】
また、加熱源１２２がプロパンガスバーナーであるときは、加熱源１２２に供給するプロパンガス流量を１リットル／分から１５リットル／分とし、プロパンガス／酸素の流量比を０．１から０．３として、ガラスロッド１０６を加熱し、加熱源１２２の移動速度を２ｍｍ／分から６５ｍｍ／分の範囲で制御する。プロパンガス流量は、１リットル／分未満では熱量が不足し、１５リットル／分を超えると燃料が無駄になる。また、プロパンガス／酸素の流量比が上記の範囲から外れると、熱量が不足し延伸が困難となる。加熱源１２２の移動速度は、２ｍｍ／分から６５ｍｍ／分の範囲で制御するのがよく、２ｍｍ／分未満では延伸に時間がかかりすぎ、６５ｍｍ／分を超えるとガラスロッド１０６の中心まで十分加熱されず、延伸が困難になる。
【００８７】
（実施例１）
加熱源１２２と外径測定器１２４との間の距離を１５ｍｍに設定してガラスロッド１０６の延伸を始めた。ガラスロッド１０６の延伸中、測定されたガラスロッド１０６の外径および延伸目標径との差に基いて、加熱源１２２とテールストック１１６の移動速度を制御した。加熱源１２２の燃焼条件は、水素ガス流量を２２４リットル／分、水素／酸素流量比を２．５、加熱源１２２の移動速度を１１ｍｍ／分に設定した。延伸後のガラスロッド１０６の外径の変動率は、０．９％であった。
【００８８】
（実施例２）
加熱源１２２と外形測定器１２４との間の距離を４０ｍｍに設定した。水素ガス流量を１９９リットル／分、水素／酸素流量比を２．５、加熱源１２２の移動速度を１３ｍｍ／分に設定した。延伸後のガラスロッド１０６の外径の変動率は、０．６％であった。
【００８９】
（比較例１）
加熱源１２２と外形測定器１２４との間の距離を５ｍｍに設定した。水素ガス流量を２０９リットル／分、水素／酸素流量比を２．５、加熱源１２２の移動速度を１２ｍｍ／分に設定した。加熱源１２２と外形測定器１２４との間の距離が近すぎたので、延伸後のガラスロッド１０６の外径の変動率は、３．７％と実施例１及び実施例２よりも大きい値となった。
【００９０】
（比較例２）
加熱源１２２と外形測定器１２４との間の距離を６０ｍｍに設定した。水素ガス流量を２３７リットル／分、水素／酸素流量比を２．５、加熱源１２２の移動速度を１０ｍｍ／分に設定した。加熱源１２２と外形測定器１２４との間の距離が離れすぎていたので、延伸後のガラスロッド１０６の外径の変動率は、２．５％と、実施例１及び実施例２よりも大きい値となった。
【００９１】
（比較例３）
加熱源１２２と外形測定器１２４との間の距離を１５ｍｍに設定した。水素ガス流量を２１５リットル／分、水素／酸素流量比を１．０、加熱源１２２の移動速度を１２ｍｍ／分に設定した。水素／酸素流量比が１．０と、１．５より小さかったのでガラスロッド１０６を延伸することができなかった。
【００９２】
（比較例４）
加熱源１２２と外形測定器１２４との間の距離を１５ｍｍに設定した。水素ガス流量を１９５リットル／分、水素／酸素流量比を４．０、加熱源１２２の移動速度を１３ｍｍ／分に設定した。水素／酸素流量比が４．０と、３．０より大きかったのでガラスロッド１０６を延伸することができなかった。
【００９３】
（比較例５）
加熱源１２２と外形測定器１２４との間の距離を１５ｍｍに設定した。水素ガス流量を２０４リットル／分、水素／酸素流量比を２．５、加熱源１２２の移動速度を７０ｍｍ／分に設定した。加熱源１２２の移動速度が７０ｍｍ／分と、６５ｍｍ／分より大きかったので延伸することができなかった。
【００９４】
図３０は、図２５のガラスロッド二次延伸装置１１１に引張り張力測定器２８２を設けた構成を示す。このガラスロッド二次延伸装置１１１には、可動チャック１１９にガラスロッド１０６に加わる引張り張力を測定する引張り張力測定器２８２が設けられている。ガラスロッド二次延伸装置１１１は、移動台エンコーダー２７２によって、移動台１２０上の加熱源１２２の位置を検知することができる。引張り張力測定器２８２は、制御器２８０に接続される。加熱源１２２の移動量が所定の距離に達するまで、制御器２８０は、引張り張力測定器２８２から与えられたガラスロッド１０６の引張り張力の値に基づいて、テールストック１１６の移動する速度を制御する。
【００９５】
図３１は、図２６に示した延伸ステップ（Ｓ１５４）の詳細なフローチャートを示す。まずガラスロッド１０６の所定部位が溶融軟化するまで加熱源１２２により予備加熱し、ガラスロッド１０６を延伸可能な状態にする（Ｓ１３２）。次に、移動台１２０を移動することにより移動台１２０上の加熱源１２２を移動する。この加熱源１２２の移動速度は、延伸初期においては、なるべく遅くした方がガラスロッド１０６の外径の変動をより抑制することができるが、一定の速度で移動するようにしてもよい。また、加熱源１２２に供給するガス量は一定でもよい。
【００９６】
次に、引張り張力測定器２８２が測定したガラスロッド１０６の引張り張力が、下記に述べる定常時の引張り張力の平均値の８０％から１１０％になるようにテールストック１１６の移動速度を制御する（Ｓ１３６）。したがって、ガラスロッド１０６の軸方向の各位置における外径に基づいて設定されたテールストック１１６の移動速度がガラスロッド１０６の引張り張力に基づいて再設定される。ガラスロッド１０６は、加熱源１２２が、５０ｍｍから１５０ｍｍ移動するまで上記の引張り張力で延伸される（Ｓ１３８）。
【００９７】
さらに、加熱源１２２が５０ｍｍから１５０ｍｍ移動したことを、移動台エンコーダー２７２により制御器２８０が検知すると（Ｓ１３８）、テールストック１１６を移動する速度は、テール駆動エンコーダー２７３を制御することにより、下記に述べる定常時の速度に切換えられる（Ｓ１４０）。外径測定器１２４により、ガラスロッド１０６の外径を測定しつつ（Ｓ１４２）延伸し、所望の外径および長さにガラスロッド１０６が延伸された時点で延伸を終了する（Ｓ１４４）。
【００９８】
なお、ここで定常時の速度とは、延伸前と延伸後のガラスロッド１０６の物質収支が合うようになる速度を言う。例えば、ここでガラスロッド１０６の延伸する前の元径をＤ１、縮径する目標径をＤ２、加熱源１２２の移動速度をｖ１、ガラスロッド１０６を延伸する速度をｖ２として、その時加熱された部分以外では延伸は起こらず、加熱延伸される部分は極めて小さいと仮定すると、
【００９９】
Ｄ１ ２ｖ１＝Ｄ２ ２（ｖ１ ＋ｖ２）
が成り立つときのガラスロッド１０６を延伸する速度ｖ２が定常時の速度である。したがって延伸するガラスロッド１０６の元径及び目標径から、加熱源１２２の移動速度及びテールストック１１６の移動速度を調整することによりガラスロッド１０６を延伸する速度を設定すれば良い。また、ガラスロッド１０６の定常時の引張り張力は、定常時のテールストック１１６の移動速度によりガラスロッド１０６を延伸したときの引張り張力である。
【０１００】
図３２はガラスロッド１０６を延伸する際に外径の変動が生じる過程を示す。ガラスロッド１０６には、加熱されると軟化する性質があるが、図３２（１）に示すように予備加熱だけでは延伸が可能になるまで十分に軟化させることができない場合がある。その状態で加熱源１２２の移動を開始しつつ、同時に所定の速度でテールストック１１６を移動して延伸を開始すると、ガラスロッド１０６に発生する引張り張力は通常の２倍から３倍となり、図３２（２）の斜線部に示すように予備加熱された部分は急速に伸長し細径化する。このときのガラスロッド１０６の伸びは概ね予備加熱された部分に吸収されてしまい、加熱源１２２が新たに加熱した部分はあまり延伸されないので図３２（３）に示すようにガラスロッド１０６に径のくびれが生じる。
【０１０１】
ガラスロッド１０６の外径の変動はガラスロッド１０６の延伸を開始した場所から５０ｍｍの付近までの領域で発生しやすい。この場所より延伸が進むとガラスロッド１０６への熱供給及びガラスロッド１０６の軟化の速さとガラスロッド１０６の延伸の速度とのバランスがとれて定常状態となるので、図３２（４）に示すようにガラスロッド１０６の外径の変動は起こらなくなる。そこで、延伸初期はガラスロッド１０６の引張り張力を定常時の引張り張力の平均値の１１０％以下になるようにテールストック１１６の移動速度を制御しつつガラスロッド１０６を延伸することによって、延伸初期におけるガラスロッド１０６への熱供給及びガラスロッド１０６の軟化の速さとガラスロッド１０６の延伸の速度とのバランスをとり、ガラスロッド１０６の延伸初期における外径の変動を抑制する。
【０１０２】
また、延伸初期のガラスロッド１０６の引張り張力が定常時の８０％未満であると、ガラスロッド１０６の外径が目標径に達するまでの距離が長くなるので、製品として使用できる部分が少なくなり歩留りが悪化する。また、ガラスロッド１０６が目標径に達するまでに時間がかかる。したがって、延伸初期のガラスロッド１０６の引張り張力は定常時の引張り張力の平均値の８０〜１１０％とすることが好ましい。
【０１０３】
図３３は、図３１の延伸ステップ（Ｓ１５４）に沿って延伸されるガラスロッド１０６を示す。まず図３３（１）及び（２）に示すようにガラスロッド１０６を予備加熱した後に加熱源１２２を移動させ、テールストック１１６を移動してガラスロッド１０６の延伸を開始する。ガラスロッド１０６の引張り張力を定常時の引張り張力の１１０％以下に制御するので、ガラスロッド１０６に過大な引張り張力がかからず、ガラスロッド１０６が急激に延伸されてくびれを生じるようなことがない。そして、このバランスがとれた状態が保たれたまま、加熱源１２２が所定距離を移動すれば、図３３（３）に示すように延伸初期から定常時までのガラスロッド１０６への熱供給及びガラスロッド１０６の軟化の速さとガラスロッド１０６を延伸する速度とのバランスが保たれて、ガラスロッド１０６の外径の変動が防止できる。
【０１０４】
しかし、このまま引張り張力を基準としてテールストック１１６の移動速度を制御すると、ガラスロッド１０６の引張り張力は加熱源１２２から受ける微妙な熱量の変化等によって変化する。そのためガラスロッド１０６の引張り張力を一定に制御するためにテールストック１１６を移動する速度が変動し、延伸されたガラスロッド１０６の外径が変動する。そこで、延伸開始から加熱源１２２が所定距離を移動した後に、テールストック１１６の移動速度を定常時の速度に切換えることで、引張り張力の微細な変動によるガラスロッド１０６の外径の変動を防止することができる。
【０１０５】
テールストック１１６の移動速度を定常時の速度に切換える時期は、加熱源１２２が５０ｍｍから１５０ｍｍ移動した時とする。延伸開始から加熱源１２２が５０ｍｍ移動しないうちは、ガラスロッド１０６への熱供給及びガラスロッド１０６の軟化の速さとガラスロッド１０６が延伸される速度とのバランスがとれていない状態なので、延伸の速度を定常時の速度に切換えた場合、外径の変動によるくびれが生じる可能性がある。次に、加熱源１２２が５０ｍｍ移動するまではガラスロッド１０６の引張り張力を定常時の１１０％以下に制御する。一方、加熱源１２２が１５０ｍｍ移動するまでには、テールストック１１６の移動速度を定常時の速度に切換えることが好ましい。
【０１０６】
（実施例）
ガラスロッド二次延伸装置１１１を用いてガラスロッド１０６の延伸を行った。外径が６５ｍｍφ、長さ９８０ｍｍのガラスロッド１０６の両端に、外径が６０ｍｍφ、長さ２５０ｍｍのダミー棒１０８を溶着した。ガラスロッド１０６とダミー棒１０８とを溶着した時の軸周りの回転数は３０ｒｐｍであった。加熱源１２２として酸水素バーナを用いた。加熱源１２２に供給した酸素ガスは９６Ｌ／ｍｉｎ、水素ガスは２４０Ｌ／ｍｉｎであった。
【０１０７】
ガラスロッド１０６を予備加熱した後、加熱源１２２を移動速度１２．４ｍｍ／ｍｉｎで移動させて延伸を開始した。この条件で直径６５ｍｍφのガラスロッド１０６を５０ｍｍφまで延伸する場合における定常時の引張り張力は約１００ｋｇｆ／ｃｍ２であり、テールストック１１６の移動速度は８．６ｍｍ／ｍｉｎである。したがって延伸開始から加熱源１２２が１００ｍｍ移動するまでは、引張り張力が１１０ｋｇｆ／ｃｍ２を超えないようにテールストック１１６の移動速度を制御した。加熱源１２２が１００ｍｍ移動した後は、テールストック１１６の移動速度を定常時の速度である８．６ｍｍ／ｍｉｎに制御してガラスロッド１０６を延伸した。
【０１０８】
図３４は、実施例における延伸初期のガラスロッド１０６の引張り張力を示す。縦軸は、ガラスロッド１０６に発生する引張り張力を示し、横軸は、延伸開始時からの加熱源１２２の移動距離を示す。ガラスロッド１０６の引張り張力は、加熱源１２２が１００ｍｍ移動するまでの延伸初期において、１１０ｋｇｆ／ｃｍ２以下になっている。
【０１０９】
図３６は延伸後のガラスロッド１０６の外径変動を示す。縦軸はガラスロッド１０６の径方向距離を示し、横軸はガラスロッド１０６の長手方向の距離を示す。実施例の方法によって延伸されたガラスロッド１０６にはくびれ等の径変動が少なく、延伸開始から１００ｍｍ程度で目標径とすることができた。さらに、実施例の方法によって延伸されたガラスロッド１０６における定常の速度で延伸された定常部の外径を測定したところ、従来の延伸方法で延伸した場合と同程度の外径の精度であった。
【０１１０】
（比較例）
実施例と同様に、加熱源１２２の移動速度とガス量は同条件で、直径６５ｍｍφのガラスロッド１０６を直径５０ｍｍφまで延伸した。延伸開始時から、テールストック１１６の移動速度を定常時の速度である８．６ｍｍ／ｍｉｎに制御して延伸した。
【０１１１】
図３５は、比較例における延伸初期のガラスロッド１０６の引張り張力の変動を示す。縦軸は、ガラスロッド１０６に発生する引張り張力を示し、横軸は、加熱源１２２の延伸開始時からの移動距離を示す。ガラスロッド１０６の引張り張力は、加熱源１２２が１００ｍｍ移動するまでの延伸初期において、定常時の引張り張力の３倍の３００ｋｇｆ／ｃｍ２となった。図３６に示すように比較例の延伸後のガラスロッド１０６には延伸開始から１００ｍｍ程度の箇所に大きなくびれが残り、その後も延伸開始から３００ｍｍ程度の箇所までうねりが続くため、この部分は製品として使えず歩留りが低くなった。
【０１１２】
図３７は、図２６に示した端部絞りステップ（Ｓ１５８）の詳細なフローチャートを示す。まず、ガラスロッド１０６の絞り位置を検出する（Ｓ１６９）。次に、加熱源１２２の火炎によってガラスロッド１０６の所定箇所を軟化温度近くまで加熱する（Ｓ１７０）。次に、加熱源１２２でガラスロッド１０６の所定箇所を加熱しながらテールストック１１６を移動することで、ガラスロッド１０６の所定箇所を細く延伸する（Ｓ１７２）。次に、延伸されたガラスロッド１０６の所定箇所の中心からガラスロッド１０６の中央側の領域に加熱源１２２を移動し、予備加熱ステップ（Ｓ１７０）よりも火炎の太さを細くして二次加熱する（Ｓ１７４）。さらにテールストック１１６を移動することでガラスロッド１０６の所定箇所を細く延伸し（Ｓ１７６）、太さを予備加熱ステップ（Ｓ１７０）よりも細く絞った火炎でガラスロッド１０６の所定箇所を吹き飛ばして溶断する（Ｓ１７８）。
【０１１３】
図３８は、図３７に示した絞り位置検出ステップ（Ｓ１６９）において、絞り位置を検出するためにガラスロッド及びダミー棒のつなぎ目に標識として設けられた切込み２８４を示す。ガラスロッド１０６とダミー棒１０８のつなぎ目に標識を設ける。ガラスロッド二次延伸装置１１１に標識を認識する機器を設置し、標識を認識する機器を用いて標識の位置を検出する。検出された標識の位置に基づいて絞り加工を開始する位置を設定し、設定された絞り開始位置においてガラスロッド１０６の延伸加工を終了させるとともにガラスロッド１０６の端部絞り加工を始める。図３８の方法は、標識を認識する機器が、外径測定器１２４などの径を測定する機器であるときに用いられる。
【０１１４】
図３９は、標識の他の例としてガラスロッド及びダミー棒のつなぎ目に塗布されたマーキング２８７を示す。図３９の方法は、標識を認識する機器が画像処理装置であるときに用いられる。
【０１１５】
図４０は、絞り位置検出ステップ（Ｓ１６９）において、切込み２８４を検出するガラスロッド二次延伸装置１１１を示す。ガラスロッド１０６の両端にダミー棒１０８を溶着し、ダミー棒１０８が溶着されたガラスロッド１０６の両端をガラスロッド二次延伸装置１１１の不図示のチャックに固定する。ガラスロッド１０６とダミー棒１０８とのつなぎ目となる溶着位置に深さ３ｍｍの切込み２８４が全周に設けられている。ガラスロッド１０６の延伸中、外径測定器１２４は、ガラスロッド１０６の外径を測定する。外径測定器１２４が外径の変化から切込み２８４の位置を検出すると、ガラスロッド二次延伸装置１１１はガラスロッド１０６とダミー棒１０８のつなぎ目より多少ガラスロッド１０６の中央側で泡のない部分又は直径０．３ｍｍ以上の泡を含まない部分で絞りを開始し、延伸から絞りへと作業を移行する。
【０１１６】
標識がマーキング２８７である場合、ガラスロッド１０６とダミー棒１０８とのつなぎ目に蛍光塗料を塗布する。移動台１２０の外径測定器１２４の位置に蛍光塗料を検出することのできる画像処理装置の撮像部を設置する。撮像部は、ガラスロッド１０６の延伸中、ガラスロッド１０６の画像を処理する。撮像部が蛍光塗料を検出すると、ガラスロッド二次延伸装置１１１は、ガラスロッド１０６とダミー棒１０８のつなぎ目より多少プリフォームの中央側で泡のない部分又は直径０．３ｍｍ以上の泡を含まない部分に火炎の中心があたる位置で絞りを開始し、延伸から絞りへと作業を移行する。
【０１１７】
図４１は、図３７のフローチャートに示したガラスロッド１０６の端部絞り加工における、絞り位置を検出した（Ｓ１６９）後の加熱源１２２及びテールストック１１６の動作を示す。絞り予備加熱ステップ（Ｓ１７０）においては、加熱源１２２は火炎によってガラスロッド１０６の所定箇所を軟化温度近くまで加熱する。絞り延伸ステップ（Ｓ１７２）においては、加熱源１２２は、ガラスロッド１０６の所定箇所を加熱し、テールストック１１６は、移動してガラスロッド１０６の所定箇所を細く延伸する。
【０１１８】
二次加熱ステップ（Ｓ１７４）においてテールストック１１６は停止し、加熱源１２２は、ガラスロッド１０６の所定箇所の中心からガラスロッド１０６の中央側の領域、図における左方に移動し、絞り予備加熱ステップ（Ｓ１７０）よりも火炎の太さを細くして加熱する。絞り二次延伸ステップ（Ｓ１７６）において加熱源１２２は、更に左方に移動してガラスロッド１０６を加熱し、テールストック１１６も移動してガラスロッド１０６の所定箇所を細く延伸する。絞り溶断ステップ（Ｓ１７８）において加熱源１２２は、絞り二次延伸ステップ（Ｓ１７６）における位置で、絞り予備加熱ステップ（Ｓ１７０）よりも火炎の太さを細く絞った火炎でガラスロッド１０６を加熱し、テールストック１１６は移動してガラスロッド１０６を溶断する。
【０１１９】
図４２は、図３７に示した端部絞りステップ（Ｓ１５８）において、ガラスロッド１０６の端部絞り加工の経過時間に基づいて加熱源１２２のガス量と移動量及びテールストック１１６の移動速度を制御する端部絞り加工方法の設定の一例を示す。ガラスロッド二次延伸装置１１１は、第２加熱条件・延伸速度設定ステップ（Ｓ１５７）において、切り込み２８４の位置とガラスロッドの軸方向の長さの変化及び外径とに基づいて設定された加熱源１２２に供給されるガス量及び移動量とテールストック１１６の移動速度とを、ガラスロッド１０６の端部絞り加工の進捗に伴う経過時間に基づいて再設定する。
【０１２０】
例えば、絞り予備加熱ステップ（Ｓ１７０）においては、３００秒の間、加熱源１２２の移動量が０ｍｍ、テールストック１１６の移動速度が０ｍｍ／分の状態で、ガス量が、水素、Ｈ２については２５０ｃｃ／分、加熱源１２２の内側の出口における酸素Ｏ２(内)については３０ｃｃ／分、外側の酸素Ｏ２(外)については１００ｃｃ／分に設定された加熱源１２２を用いてガラスロッド１０６を加熱する。
【０１２１】
次に絞り延伸ステップ（Ｓ１７２）においては、６０秒の間、ガス量が水素、Ｈ２については２５０ｃｃ／分、加熱源１２２の内側の出口における酸素Ｏ２(内)については３０ｃｃ／分、外側の出口の酸素Ｏ２(外)については１００ｃｃ／分に設定された加熱源１２２を用いてガラスロッド１０６を加熱して、加熱源１２２の移動量を０ｍｍにした状態で、テールストック１１６を１０ｍｍ／分の速度で移動してガラスロッド１０６を延伸する。
【０１２２】
次に二次加熱ステップ（Ｓ１７４）においては、２０秒の間、テールストック１１６の移動速度を０ｍｍ／分とし、加熱源１２２を１５ｍｍ移動しながら、ガス量が水素、Ｈ２については１３０ｃｃ／分、加熱源１２２の内側の出口における酸素Ｏ２(内)については１５ｃｃ／分、外側の出口の酸素Ｏ２(外)については５０ｃｃ／分に設定された加熱源１２２を用いてガラスロッド１０６を加熱する。
【０１２３】
次に絞り二次延伸ステップ（Ｓ１７６）においては、１８０秒の間、加熱源１２２の移動量を１５ｍｍから２５ｍｍへと増加しながら、ガス量が水素、Ｈ２については１３０ｃｃ／分、加熱源１２２の内側の出口における酸素Ｏ２(内)については１５ｃｃ／分、外側の出口の酸素Ｏ２(外)については５０ｃｃ／分に設定された加熱源１２２を用いてガラスロッド１０６を加熱して、テールストック１１６を１０ｍｍ／分の速度で移動してガラスロッド１０６を延伸する。
【０１２４】
最後に絞り溶断ステップ（Ｓ１７８）においては、３０秒の間、加熱源１２２の移動量を２５ｍｍと絞り二次延伸ステップ（Ｓ１７６）の位置から移動せずに、ガス量が水素、Ｈ２については１３０ｃｃ／分、加熱源１２２の内側の出口における酸素Ｏ２(内)については３０ｃｃ／分、外側の出口の酸素Ｏ２(外)については２０ｃｃ／分に設定された加熱源１２２を用いてガラスロッド１０６を加熱して、テールストック１１６を１２０ｍｍ／分の速度で移動してガラスロッド１０６を溶断する。
【０１２５】
外径６０ｍｍのガラスロッド１０６をガラスロッド二次延伸装置１１１を用いて図４２に示した設定条件で絞り加工したところ、加工されたプリフォームの絞り形状は、絞り部の長さが外径６０ｍｍに対して６１ｍｍの円錐形である良好な形状であった。絞り加工に要した時間は１２分であった。
【０１２６】
図４３は、図３７に示した端部絞りステップ（Ｓ１５８）において、テールストック１１６の移動量に基づいて加熱源１２２のガス量と移動量及びテールストック１１６の移動速度を制御する端部絞り加工方法の設定の一例を示す。ガラスロッド二次延伸装置１１１は、テールストック１１６の移動量を検出し、検出したテールストック１１６の移動量に基づいて、第２加熱条件・延伸速度設定ステップ（Ｓ１５７）において切り込み２８４の位置とガラスロッド１０６の軸方向の長さの変化及び外径とに基づいて設定された加熱源１２２へ供給するガス量及び移動量とテールストック１１６の移動速度とを再設定する。
【０１２７】
端部絞り加工時、ガラスロッド１０６が十分に加熱されていないときには、テール駆動モータ２７５の力不足によってテールストック１１６が動かないためにテールストックの移動量が測定できないときがある。このようにテール駆動モーター２７５の出力が十分に大きくないときには、出力軸のトルクを検出できるＡＣサーボモーターをテールストック１１６の駆動に用いて、このトルクにしきい値を設け、しきい値を超えたときガラスロッド１０６の加熱が不十分と判断し、テールストック１１６の駆動を一時中止したり、加熱源１２２のガス量を増やす等の制御をしてもよい。
【０１２８】
図４３は、経過時間の項目が、テールストックの移動量の項目に変わった以外は、図４２と同様の設定となっている。図４３の端部絞り加工方法も、絞り予備加熱ステップ（Ｓ１７０）、絞り延伸ステップ（Ｓ１７２），二次加熱ステップ（Ｓ１７４）、絞り二次延伸ステップ（Ｓ１７６）、及び絞り溶断ステップ（Ｓ１７８）の工程に沿って実施される。テールストック１１６の移動量に対して各工程における加熱源１２２のガス量と移動量及びテールストック１１６の移動速度が設定される。
【０１２９】
例えば、絞り予備加熱ステップ（Ｓ１７０）においては、テールストック１１６の移動速度が０ｍｍ／分と、テールストック１１６が移動しないので、絞り予備加熱ステップ開始からの時間を３００秒間測定する。３００秒間、加熱源１２２の移動量が０ｍｍの状態で、ガス量が、水素、Ｈ２については２５０ｃｃ／分、加熱源１２２の内側の出口における酸素Ｏ２(内)については３０ｃｃ／分、外側の酸素Ｏ２(外)については１００ｃｃ／分に設定された加熱源１２２を用いてガラスロッド１０６を加熱する。絞り予備加熱ステップ開始からの経過時間が３００秒間に達した時点で次のステップへ移行する。
【０１３０】
次に絞り延伸ステップ（Ｓ１７２）においては、テールストック１１６の移動量が０から３０ｍｍへと変化する間、ガス量が水素、Ｈ２については２５０ｃｃ／分、加熱源１２２の内側の出口における酸素Ｏ２(内)については３０ｃｃ／分、外側の出口の酸素Ｏ２(外)については１００ｃｃ／分に設定された加熱源１２２を用いてガラスロッド１０６を加熱して、加熱源１２２の移動量を０ｍｍにした状態で、テールストック１１６を１０ｍｍ／分の速度で移動してガラスロッド１０６を延伸する。
【０１３１】
次に二次加熱ステップ（Ｓ１７４）においては、テールストック１１６の移動速度が０ｍｍ／分と、テールストック１１６の移動量が３０ｍｍのまま変化せず、加熱源１２２が１５ｍｍ移動する間、ガス量が水素、Ｈ２については１３０ｃｃ／分、加熱源１２２の内側の出口における酸素Ｏ２(内)については１５ｃｃ／分、外側の出口の酸素Ｏ２(外)については５０ｃｃ／分に設定された加熱源１２２を用いてガラスロッド１０６を加熱する。加熱源１２２が１５ｍｍ移動した時点で次のステップへ移行する。
【０１３２】
次に絞り二次延伸ステップ（Ｓ１７６）においては、テールストック１１６の移動量が３０ｍｍから５５ｍｍへと増加する間、加熱源１２２の移動量を１５ｍｍから２５ｍｍへと増加しながら、ガス量が水素、Ｈ２については１３０ｃｃ／分、加熱源１２２の内側の出口における酸素Ｏ２(内)については１５ｃｃ／分、外側の出口の酸素Ｏ２(外)については５０ｃｃ／分に設定された加熱源１２２を用いてガラスロッド１０６を加熱して、テールストック１１６を１０ｍｍ／分の速度で移動してガラスロッド１０６を延伸する。
【０１３３】
最後に絞り溶断ステップ（Ｓ１７８）においては、テールストック１１６の移動量が５５ｍｍから１００ｍｍへと変化する間、加熱源１２２の移動量を２５ｍｍと二次延伸ステップ（Ｓ１７６）の位置から移動せずに、ガス量が水素、Ｈ２については１３０ｃｃ／分、加熱源１２２の内側の出口における酸素Ｏ２(内)については３０ｃｃ／分、外側の出口の酸素Ｏ２(外)については２０ｃｃ／分に設定された加熱源１２２を用いてガラスロッド１０６を加熱して、テールストック１１６を１２０ｍｍ／分の速度で移動してガラスロッド１０６を溶断する。
【０１３４】
（実施例１）
図４３に示す設定値に基づき、外径６０ｍｍのガラスロッド１０６が端部絞り加工された。テール駆動モーター２７５に２００ＷのＡＣサーボモーターを使用し、テール駆動エンコーダー２７３にテール駆動モーター２７５の回転量を検出するロータリーエンコーダーを使用した。テール駆動エンコーダー２７３の出力によってテール駆動モーター２７５の回転速度を制御するとともにテール駆動モーター２７５の回転量を検出することでテールストックの移動量を求めた。絞り加工に要した時間は１５分であった。加工されたガラスロッド１０６の絞り形状は、外径６０ｍｍに対して絞り部の長さが６１ｍｍの円錐形であり、良好な形状であった。
【０１３５】
（実施例２）
図４３に示す設定値に基づき、外径６０ｍｍのガラスロッド１０６が端部絞り加工された。テールストック１１６にテールストック１１６の移動量を検出するリニアエンコーダーを設置した。リニアエンコーダーが検出したテールストック１１６の移動量に基づいて加熱源１２２のガス量と移動量及びテールストック１１６の移動速度を制御した。加工されたガラスロッド１０６の絞り形状は、外径６０ｍｍに対して絞り部の長さが６５ｍｍと少し長めであった。絞り部の形状は、良好な形状であった。
【０１３６】
図４４は、ガラスロッド二次延伸装置１１１の加熱源１２２の構成を示す。加熱源１２２の外筒２８５は、底端が閉鎖され、可燃性ガスの一例である水素ガスの流路３１２に接続されている。加熱源１２２は、可燃性ガス流路３１２の途中に可燃性ガス流量制御器３１４を有する。全ての内管２８６は、分流具３１６を介して支燃性ガスの一例である酸素ガスの流路３０８に接続されている。支燃性ガス流路３０８の途中に、不活性ガス管２９６が連結され、支燃性ガス流量制御器３１０が不活性ガス管２９６より酸素ガス流入側に配置されている。不活性ガス管２９６は、開閉弁３００と、不活性ガス流量制御器２９８とを有する。加熱源１２２は、支燃性ガス流量制御器３１０から出力される流量データにより駆動源３０６の駆動を制御する制御部３０４を有する。駆動源３０６は、開閉弁３００に接続されている。可燃性ガス流量制御器３１４及び支燃性ガス流量制御器３１０は、それぞれ図４２及び図４３を用いて説明した水素ガスＨ２及び酸素ガスＯ２の流量を制御する。
【０１３７】
なお、開閉弁３００として、電動バルブ、電磁バルブなどが用いられる。支燃性ガス流路３０８への不活性ガス管２９６の接続には、三方管、三方弁等の接続具３０２が用いられる。
【０１３８】
図４５は、加熱源１２２の先端の平面を示す。内径が３０ｍｍの外筒２８５内に、内径１ｍｍ、外径３ｍｍの内管２８６が複数挿入されている。内管２８６は、外筒２８５の軸を中心に同心円上に複数列配置され、各列には等間隔に内管２８６が並んでいる。各列の内管２８６の間隔は外周部ほど密になっている。なお、内管２８６は等密度に配置されていてもよい。内管２８６の内部の支燃性ガス流出部２８８には、支燃性ガスが流れ、外筒２８５の内部の可燃性ガス流出部２９０には、可燃性ガスが流れる。
【０１３９】
加熱源１２２は、以下のように動作する。水素ガスが、不図示の供給源から可燃性ガス流路３１２を経て外筒２８５に流入する。一方、酸素ガスが、不図示の供給源から支燃性ガス流路３０８を経て分流具３１６により内管２８６に分流する。外筒２８５の先端において水素ガスおよび酸素ガスが混合される。混合ガスに点火すると、火炎２９４が得られる。ガラスロッド１０６の火炎加工の目的に応じて、支燃性ガス流量制御器３１０および可燃性ガス流量制御器３１４を用いて水素ガス量と酸素ガス量とを調整し、最適な火炎状態にする。このとき支燃性ガス流量制御器３１０から制御部３０４に酸素ガスの流量を示す信号が出力される。この流量を内管２８６の開口面積で除した値である酸素ガス線速度が１．０ｍ／秒以下であると制御部３０４は駆動源３０６を駆動させ、不活性ガス開閉弁３００を開放する。すると、不活性ガスである窒素ガスが、支燃性ガス流路３０８に０．５ｍ／秒のガス線速度で流れ込んで酸素ガスと混合される。酸素の流量を変化させたとき、酸素ガス線速度が１．１ｍ／秒に達すると、制御部３０４が駆動源３０６を駆動させ、開閉弁３００を閉鎖する。
【０１４０】
可燃性ガスや支燃性ガスの流量を絞って火炎２９４を小さくしたときに、不活性ガスを混合することにより、火炎２９４が拡散し、内炎の先端近傍の高温部分が加熱源１２２の先端から遠ざかる。そのため、加熱源１２２の先端の表面温度が４００℃未満に制御され、加熱源１２２の酸化を防止できる。一方、強い火力を必要とするときは、不活性ガスを混合すると燃焼温度が低下してしまうので、不活性ガスの開閉弁３００を閉鎖する。このときは、可燃性ガスや支燃性ガスの流量が増し火炎２９４が大きいので、火炎２９４の高温部分が加熱源１２２の先端から離れている。そのため加熱源１２２の先端の表面温度は４００℃未満となる。開閉弁３００の開放および閉鎖の際の支燃性ガス線速度を１．０ｍ／秒以下及び１．１ｍ／秒以上と異なる値を設定することにより、開閉弁３００の開閉による脈流の発生を防止できる。
【０１４１】
開閉弁３００の開放により、０．５〜２ｍ／秒の不活性ガス線速度の不活性ガスが流れることが好ましい。不活性ガス線速度は、不活性ガス流量を内管２８６の支燃性ガス流出部２８８の開口面積で除した値である。不活性ガス線速度が０．５ｍ／秒以下であると、加熱源１２２の先端の温度の制御が困難である。一方、２ｍ／秒以上であると、可燃性ガスが完全燃焼できなかったり、火炎温度が低下する。加熱源１２２を用いて、ガラスロッド１０６を火炎２９４により熱処理すると、加熱源１２２の先端の温度を４００℃以下に制御できるので、加熱源１２２の先端に金属酸化物が生成しにくい。そのためガラスロッド１０６に金属酸化物が付着せず、高品質なガラスロッド１０６が製造できる。
【０１４２】
不活性ガスの流量を制御する加熱源１２２を用いたガラスロッド二次延伸装置１１１によって、平均径６５ｍｍのガラスロッド１０６を延伸加工した。ガラスロッド１０６の全加工本数に対し、金属酸化物等の異物の付着している本数の割合は０．２％と低かった。比較のため、不活性ガス開閉弁３００を常時閉鎖してガラスロッド１０６を延伸加工した。ガラスロッド１０６の全加工本数に対して金属酸化物等の異物の付着している本数の割合は１５％と高かった。
【０１４３】
図４６は、加熱源１２２において、０．５ｍ／秒の線速度の窒素ガスを酸素ガスに常時混合した場合と、常時窒素ガスを混合しなかった場合とのそれぞれについて、酸素ガスの線速度と加熱源１２２の先端の温度との関係を示す。窒素ガスを混合したときは、加熱源１２２の先端温度が４００℃を超えないが、窒素ガスを混合しないときは、酸素ガスの線速度が１ｍ／秒以下のときに加熱源１２２の先端温度が４００〜７００℃に達している。したがって、酸素ガスの線速度が１ｍ／秒以下であるとき、酸素ガスに窒素ガスを混合すると、加熱源１２２の表面温度を制御することができる。
【０１４４】
図４７は、端部絞りステップ（Ｓ１５８）によって外径が絞られて溶断されたプリフォーム１０７の絞り部の形状を示す。Ｄはプリフォーム１０７の直径、Ｏはプリフォーム１０７の直径が縮径し始める箇所、Ｐはプリフォーム１０７の直径Ｄが９９％以下に縮径した箇所を表わす。プリフォーム１０７は、その両端部が１／３Ｄ≦Ｌ≦３Ｄの式で示されるテーパー形状である。ここでＬはプリフォーム１０７の直径が縮径し始まる箇所Ｏからプリフォーム１０７の直径が９９％以下に縮径した箇所Ｐまでの長さを表す。
【０１４５】
プリフォーム１０７を光ファイバに線引きする際に、線引きが定常に達するまでの時間、すなわち、プリフォーム１０７をプリフォーム線引き装置５００にセットしてから、線引きされた光ファイバの線径及び線速が設定値に達するまでの時間は、初期のプリフォーム１０７の形状に影響される。この影響はプリフォーム１０７の直径が大きくなるほど大きく、線引きが定常に達するまでの時間が長くなる。
【０１４６】
１／３Ｄ≦Ｌ≦３Ｄの形状のプリフォーム１０７は、線引きが定常に達するまでの時間を短縮することができる。Ｌ＜１／３Ｄでは、プリフォーム１０７の先端が垂れ落ちるまでの時間が長くなるので、光ファイバの線径及び線速が設定値に達するまでの時間も長くなる。Ｌ＞３Ｄの場合は、プリフォーム１０７の先端が垂れ落ちるまでの時間は短縮するが、プリフォーム１０７のテーパー形状が線引き定常時の形状になるまでに時間がかかるため、光ファイバの線径及び線速が設定値になるまでの時間も長くなる。したがってプリフォーム１０７のテーパー形状をＬ＝Ｄとするのが最適である。
【０１４７】
プリフォーム１０７を火炎で局所的に加熱して溶断した場合、プリフォーム両端のテーパー部に歪みが残る。残留した歪みが大きい場合、プリフォーム１０７が強い衝撃を受けたり、プリフォーム１０７にダミーバーの溶着などの熱的な衝撃が加わったりすると、その両端部に割れを生ずることがある。プリフォーム１０７の両端部の歪み量は、４０ｋｇｆ／ｃｍ２以下であることが好ましい。プリフォーム１０７に残留する歪み量を４０ｋｇｆ／ｃｍ２以下とすることで、プリフォーム１０７に発生する割れを防止することができる。
【０１４８】
（実施例）
直径３０ｍｍのプリフォーム１０７を線引きした。長さＬを３０ｍｍとした場合、テーパー部分の残留歪み量は４０ｋｇｆ／ｃｍ２で、ダミーバーの溶着の際の割れは発生しなかった。ファイバー設定径が１２５μｍ、線速が１００ｍｍ／分のときの、線引きが定常に達するまでの時間は、プリフォーム１０７をプリフォーム線引き装置５００にセットしてからプリフォーム１０７の先端が垂れ落ちるまでの時間が１０分、光ファイバの線径及び線速が設定値に達するまでの時間が１０分で、合計２０分であった。
【０１４９】
（比較例１）
直径３０ｍｍのプリフォーム１０７を線引きする際に上記Ｌを５ｍｍとした場合、テーパー部分の残留歪み量は４０ｋｇｆ／ｃｍ２で、ダミーバーを溶着する際の割れは発生しなかった。ファイバー設定径が１２５μｍ、線速が１００ｍｍ／分のときの、線引きが正常に達するまでの時間は、プリフォーム１０７をプリフォーム線引き装置５００にセットしてからプリフォーム１０７の先端が垂れ落ちるまでの時間が２０分、それから光ファイバの線径及び線速が設定値に達するまでの時間が３０分で、合計５０分であった。
【０１５０】
（比較例２）
直径３０ｍｍのプリフォーム１０７を線引きする際に上記Ｌを１００ｍｍとした場合、テーパー部分の残留歪み量は４０ｋｇｆ／ｃｍ２で、ダミーバー３４２を溶着する際の割れは発生しなかった。ファイバー設定径が１２５μｍ、線速が１００ｍｍ／分のときの、線引きが定常に達するまでの時間は、プリフォーム１０７をプリフォーム線引き装置５００にセットしてからプリフォーム１０７の先端が垂れ落ちるまでの時間が１０分、それから光ファイバの線径及び線速が設定値に達するまでの時間が３０分で、合計４０分であった。
【０１５１】
（比較例３）
直径３０ｍｍのプリフォーム１０７を線引きする際に上記Ｌを３０ｍｍとした場合、テーパー部分の残留歪み量は６０ｋｇｆ／ｃｍ２で、ダミー棒をプリフォーム１０７に溶着する際に割れが発生して線引きができなくなった。
【０１５２】
以上のようにプリフォーム１０７の先端の形状を１／３Ｄ≦Ｌ≦３Ｄにすることで、線引きに要する時間を短縮することができる。
【０１５３】
図４８は、プリフォーム１０７の絞り部の形状の他の形態を示す。図４８のプリフォーム１０７は、一方の端部に火炎によって形成された溶断部３３２を有し、他方の端部に機械切断された平坦な切断面３３４を有する。図４８（ａ）に示された溶断部３３２は、火炎で急速に溶断され、図４８（ｂ）の溶断部３３２は、徐々に細径化されつつ溶断されてテーパー部３３６が形成されている。図４８（ｃ）の溶断部３３２は、テーパー部３３６の先端に細径部３３８が設けられている。
【０１５４】
図４８（ｂ）の溶断部３３２のようにテーパー部３３６を有するプリフォーム１０７を線引きすると、端部が細径化されているので、プリフォーム１０７の先端が垂れ落ちるまでに要する時間が短くてすむとともに、プリフォーム１０７の垂れ落ちる量も少なくてすむ。図４８（ｃ）の溶断部３３２のように端部にテーパー部３３６と細径部３３８とが形成されたプリフォーム１０７は、従来形状のプリフォーム１０７に比べ、プリフォーム１０７の先端が垂れ落ちるまでに要する時間を、従来の３分の１以下にすることができた。さらに、垂れ落ちることによるプリフォーム１０７の損失も細径部３３８のみで少量に抑えることができた。
【０１５５】
細径部３３８は、溶断部３３２の０．１重量％から１５重量％を占めるような形状とするのが好ましい。細径部３３８の重量が０．１重量％未満では、細径部３３８を設けた効果が得られず、１５重量％を超えると線引きにおいてプリフォーム１０７の先端が垂れ落ちるまでに要する時間が長くなり、かつプリフォーム１０７の損失が増す。また、細径部３３８の径は、プリフォーム１０７の直胴部の径の１／２から１／１０とするのが好ましい。この範囲内であれば、線引き初期段階での引き落としに要する時間が短くて済み、また、細径部３３８の長さをこの径の１から５倍程度とすれば、プリフォーム１０７の損失を極めて少量に抑えることができる。
【０１５６】
図４９は、図２６に示した表面処理ステップ（Ｓ１６８）において表面処理される前に傷がつけられているプリフォーム１０７を示す。ガラスロッド二次延伸装置１１１により二次延伸されたプリフォーム１０７は、表面処理としてフッ酸エッチング処理されることによりクラッド部が化学的に切削されて、コア／クラッド比率が所定の比率に収められたプリフォーム１０７となる。フッ酸エッチング処理は、ガラスのＳｉ−Ｏ結合を分解する処理であり、プリフォーム１０７の表面を室温で１時間当たり８ｍｍ程度の速さで化学切削する。しかし、プリフォーム１０７の表面に傷や凹みがあると、フッ酸処理により傷や凹みが存在する部分は、他の部分より化学切削が進行して大きく凹み、プリフォーム１０７にフッ酸くわれと呼ばれる凹部を生じる。フッ酸くわれは、プリフォーム１０７を光ファイバに線引きするときにおける断線の原因となっている。
【０１５７】
そこで、フッ酸エッチング処理する前にプリフォーム１０７にある傷及び凹み部を研磨して除去することによりフッ酸くわれのない表面を有するプリフォーム１０７を得ることができる。研磨方法として、プリフォーム１０７を歪点以上の温度で火炎研磨する方法がある。火炎研磨する際、プリフォーム１０７を表面凹凸が０．３ｍｍ以内となるように研磨する。フッ酸エッチングする前に火炎研磨することにより、プリフォーム１０７の歪量が低減されるとともに傷のない滑らかな表面が得られ、フッ酸くわれの発生を防止する。研磨方法は、火炎研磨に限らず、機械研磨でもよい。
【０１５８】
図５１は、実施例及び比較例において目視検査によって確認されたプリフォーム１０７のフッ酸くわれの発生頻度を示し、図５２は、実施例及び比較例においてフッ酸エッチングされたプリフォーム１０７の表面の凹凸度を示す。図５１及び図５２に記載の前処理１においては、直径６０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのプリフォーム１０７ａを、図４９に示すように一端を床につけた状態で他端を持ち上げ、１０ｃｍの高さで手を離し、床に置かれた同一形状の他のプリフォーム１０７ｂに衝突させ、傷をつけた。このようにして、１本のプリフォーム１０７ａに２０ｃｍ間隔で３箇所に傷をつけた。一方、図５１及び図５２に記載の前処理２においては、手を離す高さを２０ｃｍとした。他の手順は、前処理１と同様にしてプリフォーム１０７ａに傷をつけた。
【０１５９】
図５１及び図５２に記載の実施例においては、前処理１、前処理２を実施した各プリフォーム１０７ａを水素２５０ｍｌ／ｍｉｎ及び酸素１４５ｍｌ／ｍｉｎのガス量を供給したバーナーを用いて火炎研磨した後、室温でフッ酸エッチング処理した。プリフォームの径方向へのエッチング量を０．２ｍｍ、１．２ｍｍ、２．２ｍｍ、３．２ｍｍの４段階とし、それぞれ１０本ずつフッ酸エッチング処理した。エッチング処理後、目視検査によってフッ酸くわれの有無を確認した。
【０１６０】
図５０は、図５１及び図５２に記載の実施例においてフッ酸エッチングされた後のプリフォーム１０７を示す。プリフォーム１０７ａの衝撃が与えられた接触箇所である×印の箇所の径と、×印から１０ｃｍ離れたところにある、非接触箇所である○印の箇所の径との差を測定することで表面の凹凸度を求めた。各プリフォーム１０７ａの外径は、○印の３箇所の外径の平均を用いた。
【０１６１】
図５１及び図５２に記載の比較例においては、前処理１又は前処理２がされたプリフォーム１０７ａを火炎研磨しないでフッ酸エッチングした。実施例と同様に目視検査によってフッ酸くわれの有無を確認し、表面の凹凸度を求めた。
【０１６２】
図５１及び５２に示すように、落とされる高さが高い前処理２の方が、前処理１より表面の凹凸度が大きく、フッ酸くわれの発生率が高い。また、フッ酸エッチング量が大きいほど表面の凹凸度が大きく、フッ酸くわれの発生率が高い。火炎研磨した実施例のプリフォーム１０７ａの表面の凹凸度は、火炎研磨されていない比較例のプリフォーム１０７ａの表面の凹凸度に比べ低い数値となっている。また、図５１に示すように、実施例は、比較例に比べフッ酸くわれの発生数が少ない。したがって、プリフォーム１０７ａをフッ酸エッチング処理する前に火炎研磨することにより、フッ酸くわれの発生率を減少させ、表面凹凸が少ないプリフォーム１０７ａを得ることができる。
【０１６３】
図５３は、表面処理されたプリフォーム１０７にハンドル３４０を設けた形態を示す。表面処理された、図４８（ｃ）に示したプリフォーム１０７の切断面３３４に、石英ガラス製のハンドル３４０を融着又は機械加工して取り付け、ハンドル３４０付きプリフォーム１０７とする。ハンドル３４０付きプリフォーム１０７は、線引きに際し、プリフォーム線引き装置５００に速やかに設置することができる。また、図５３（ｂ）に示すように切断面３３４に取り付けるハンドル３４０の直径がプリフォーム１０７の直径より小さくてもよい。
【０１６４】
図５４は、加熱源１２２を洗浄する超音波洗浄装置４０４を示す。超音波洗浄装置４０４は、超音波発振器３９６を備え、内部に洗浄液３９８が入れられている。洗浄液３９８は、１０％のフッ化水素酸と３％の硝酸の水溶液を含む。フッ化水素酸は、加熱源１２２の外筒２８５及び内管２８６の表面の金属酸化物を溶解させる。外筒２８５及び内管２８６の材質が、ステンンレス鋼である場合、硝酸の作用によってステンレス鋼が含んでいる鉄、クロム、及びニッケルは、ステンレス鋼の表面に不動態薄膜を形成するので表面酸化が起こりにくくなる。
【０１６５】
洗浄液３９８は、水溶性有機溶媒を含んでいてもよい。水溶性有機溶媒として、アルコール、アセトン、アセトニトリル、及びテトラヒドロフランがある。また、加熱源１２２をフッ化水素酸を含む洗浄液３９８に浸けた後、硝酸を含む他の洗浄液３９８に浸けてもよい。超音波発振器３９６は、１Ｗ／ｃｍ２から２Ｗ／ｃｍ２の強度の超音波を発振する。
【０１６６】
洗浄される加熱源１２２は、ステンレス製であり、水素ガスが流れる内径３０ｍｍの外筒２８５の中に、酸素ガスが流れる内径１ｍｍ、外径３ｍｍの内管２８６を複数有する。外筒２８５は、水素ガス導入管３９２に接続され、全ての内管２８６は、酸素ガス導入管３９４に接続されている。
【０１６７】
ガラスロッド１０６を加熱する際に、加熱源１２２の先端の表面は火炎により４００〜７００℃の高温となるので加熱源１２２を長時間使用すると、加熱源１２２先端の表面に金属酸化物が発生し、金属酸化物は、徐々に浮遊性の微粒子となる。ガラスロッド１０６の熱処理の際に、この金属酸化物の微粒子や、加熱源１２２に付着したガラス微粒子等の不純異物が飛散し、ガラスロッド１０６の表面に付着すると表層部を研磨しなければならない。ガラスロッド１０６を研磨するとガラスロッド１０６のクラッド部とコア部との比率が変わり、光ファイバの光伝送特性を劣化する。そこで、加熱源１２２を洗浄することにより、加熱源１２２の先端部の金属酸化物や付着した不純異物を除去する。
【０１６８】
超音波洗浄装置４０４を用いて加熱源１２２を洗浄するには、まず、水素ガス導入管３９２及び酸素ガス導入管３９４を外界へ開放し、火炎口３９０を下にして加熱源１２２を洗浄液３９８につける。外筒２８５内及び内管２８６内の空気は各々水素ガス導入管３９２、及び酸素ガス導入管３９４から抜け、洗浄液３９８が水面の高さまで浸かる。超音波発振器３９６により超音波を発振させて洗浄する。超音波振動の振動周波数は、１０ｋＨｚから１００ｋＨｚである。
【０１６９】
超音波洗浄装置４０４を用いて加熱源１２２を洗浄した。ガラスロッド１０６の熱処理に用いたステンレス製の加熱源１２２には、火炎口３９０近傍に金属酸化物が付着している。この加熱源１２２の火炎口３９０近傍を洗浄液３９８に浸け、出力５００Ｗの超音波発振器３９６により１０ｋＨｚから１００ｋＨｚの振動周波数の超音波を３０分間発振させて加熱源１２２を洗浄処理した。加熱源１２２を引き上げ、純水で表面に残留した洗浄液３９８を流し去り、乾燥した。外筒２８５及び内管２８６の先端部を観察したところ、金属酸化物及び不純異物は認められなかった。洗浄処理した加熱源１２２を用いてガラスロッド１０６の表面を熱処理したところ、ガラスロッド１０６の全加工本数に対する、不純異物が付着していた本数の比率は、６％であった。比較のため洗浄処理されていない加熱源１２２を用いてガラスロッド１０６の表面を熱処理すると、ガラスロッド１０６の全加工本数に対する、不純異物が付着していた本数の比率は、１５％であり、不純異物の付着が多かった。
【０１７０】
以上のように、超音波洗浄装置４０４を用いて加熱源１２２を洗浄することにより、加熱源１２２の先端に生じた金属酸化物及び付着異物を除去することができる。洗浄された加熱源１２２を用いてガラスロッド１０６を熱処理すると、異物の付着が少ないので高品質のプリフォーム１０７が得られる。
【０１７１】
図５５は、プリフォーム１０７を線引きするプリフォーム線引き装置５００の構成を示す。プリフォーム線引き装置５００は、プリフォーム１０７が溶着されたダミーバー３４２を保持するチャック３４６、プリフォーム１０７を加熱する加熱手段３４８、加熱手段３４８にプリフォーム１０７を供給する可動保持部３４４、プリフォーム１０７が線引きされた光ファイバ３５０の外径を測定する外径測定器３５２、光ファイバ３５０を一次被覆する第１被覆装置３５４、一次被覆された光ファイバ３５０を紫外線によって硬化する第１養生装置３５６、光ファイバ３５０を二次被覆する第２被覆装置３５８、二次被覆された光ファイバ３５０を紫外線によって硬化する第２養生装置３６０、及び光ファイバ３５０を巻き取る牽引部３６２を有する。
【０１７２】
プリフォーム線引き装置５００を用いてプリフォーム１０７を線引きするには、まずプリフォーム１０７が溶着されたダミーバー３４２をプリフォーム線引き装置５００の可動保持部３４４にチャック３４６を用いて把持させる。次にプリフォーム１０７の線引き開始端を加熱手段３４８の所定位置にセットして加熱を開始し、プリフォーム１０７の先端が軟化して垂れ落ちてくるのを待つ。プリフォーム１０７の先端が垂れ落ちてきたら、垂れ落ちた先端を捉えて引き出し、外径測定器３５２に通す。所望の線径の光ファイバ３５０になったところで、第１被覆装置３５４に通して樹脂によって一次被覆した後、第１養生装置３５６に導いて硬化する。次に、第２被覆装置３５８で二次被覆し、第２養生装置３６０で硬化して、光ファイバ３５０の線径と線速が設定値に達したところで、牽引部３６２を経て不図示のボビンに巻き取る。
【０１７３】
以上述べたガラス母材一次延伸装置９００及びガラスロッド二次延伸装置１１１によって外径のばらつきの少ない、品質の高いプリフォーム１０７を製造することができる。したがって、ガラス母材一次延伸装置９００及びガラスロッド二次延伸装置１１１を用いて製造されたプリフォーム１０７を、プリフォーム線引き装置５００によって線引きすることにより外径のばらつきの少ない、品質の高い光ファイバーを得ることができる。
【０１７４】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１７５】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば、外径のばらつきの少ないプリフォーム及び光ファイバを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のガラス母材一次延伸装置４００を示す。
【図２】従来のガラス旋盤１１０の構成を示す。
【図３】本発明の光ファイバ製造装置のシステムを示す。
【図４】本発明の光ファイバ製造方法を示す。
【図５】本発明のガラス母材一次延伸装置９００の構成を示す。
【図６】延伸軸を調整するために母材固定部１３６に原器１３８を保持させた一次延伸器４０２を示す。
【図７】図４に示したガラス母材一次延伸ステップ（Ｓ２０４）の詳細なフローチャートを示す。
【図８】原器１３８を引取りチャック１４２に把持した一次延伸器４０２を示す。
【図９】原器１３８を吊下げ機構部１３４及び引取り機構部１４０に把持した一次延伸器４０２を示す。
【図１０】原器１３８を引取りローラー１４４ａ及び１４４ｂに把持した一次延伸器４０２を示す。
【図１１】原器１３８を吊下げ機構部１３４及び引取り機構部１４０の引取りローラー１４４ａ及び１４４ｂに把持した一次延伸器４０２を示す。
【図１２】曲がりの程度が測定されているガラス母材１０２を示す。
【図１３】一次延伸器４０２が、回転ローラー１４４ａ、１４４ｂの回転数を制御する機構を示す。
【図１４】ガラス母材１０２の加熱軟化部の中心位置と延伸軸線１５４との偏差量とガラスロッド１０６との曲がりとの関係を示す。
【図１５】回転ローラー１４４ａ、１４４ｂの表面の変形を示す。
【図１６】図１５に示したバッチ数３００のローラー１４４ａ、１４４ｂを用いて金属パイプを引き取ったときの金属パイプの加熱軟化部の中心位置の変位を示す。
【図１７】本実施例の一次延伸器４０２による加熱軟化部の中心位置の変位を示す。
【図１８】左右のローラー１４４ａ、１４４ｂを同じ回転数で制御した場合の加熱軟化部の中心位置変動の様子を示す。
【図１９】ガラスロッド溶断装置３７０に用いられるバーナー１７６の他の実施形態を示す。
【図２０】ガラスロッド搬送装置３８０の構成を示す。
【図２１】一次延伸器４０２の収納容器２２４を示す。
【図２２】ガラスロッド１０６を搬送するときのガラスロッド搬送装置３８０の動作を示す。
【図２３】ガラスロッド搬送装置３８０の他の実施形態を示す。
【図２４】図２３に示したガラスロッド搬送装置３８０がガラスロッド１０６を搬送するときの動作を示す。
【図２５】本発明のガラスロッド二次延伸装置１１１の構成を示す。
【図２６】図４に示したガラスロッド二次延伸ステップ（Ｓ２０６）の詳細なフローチャートを示す。
【図２７】ガラスロッド二次延伸装置１１１の固定チャック１１８及び可動チャック１１９に冷却装置３３０を設けた例を示す。
【図２８】実施例及び下記の比較例におけるチャック１１８、１１９の温度を測定した結果を示す。
【図２９】加熱源１２２と外径測定器１２４との距離及びガラスロッド１０６の外径値の変動率の関係を示す。
【図３０】図２５のガラスロッド二次延伸装置１１１に引張り張力測定器２８２を設けた構成を示す。
【図３１】図２６に示した延伸ステップ（Ｓ１５４）の詳細なフローチャートを示す。
【図３２】ガラスロッド１０６を延伸する際に外径の変動が生じる過程を示す。
【図３３】図３１の延伸ステップ（Ｓ１５４）に沿って延伸されるガラスロッド１０６を示す。
【図３４】実施例における延伸初期のガラスロッド１０６の引張り張力を示す。
【図３５】比較例における延伸初期のガラスロッド１０６の引張り張力の変動を示す。
【図３６】延伸後のガラスロッド１０６の外径変動を示す。
【図３７】図２６に示した端部絞りステップ（Ｓ１５８）の詳細なフローチャートを示す。
【図３８】図３７に示した絞り位置検出ステップ（Ｓ１６９）において、ガラスロッド及びダミー棒のつなぎ目に設けられた切込み２８４を示す。
【図３９】標識の他の例としてガラスロッド及びダミー棒のつなぎ目に塗布されたマーキング２８７を示す。
【図４０】絞り位置検出ステップ（Ｓ１６９）において、切込み２８４を検出するガラスロッド二次延伸装置１１１を示す。
【図４１】図３７のフローチャートに示したガラスロッド１０６の端部絞り加工における、絞り位置を検出した（Ｓ１６９）後の加熱源１２２及びテールストック１１６の動作を示す。
【図４２】図３７に示した端部絞りステップ（Ｓ１５８）において、端部絞り加工の経過時間に基づいて加熱源１２２のガス量と移動量及びテールストック１１６の移動速度を制御する端部絞り加工方法の設定の一例を示す。
【図４３】図３７に示した端部絞りステップ（Ｓ１５８）において、テールストック１１６の移動量に基づいて加熱源１２２のガス量と移動量及びテールストック１１６の移動速度を制御する端部絞り加工方法の設定の一例を示す。
【図４４】ガラスロッド二次延伸装置１１１の加熱源１２２の構成を示す。
【図４５】加熱源１２２の先端の平面を示す。
【図４６】酸素ガスの線速度と加熱源１２２の先端の温度との関係を示す。
【図４７】端部絞りステップ（Ｓ１５８）によって外径が絞られて溶断されたプリフォーム１０７の絞り部の形状を示す。
【図４８】プリフォーム１０７の絞り部の形状の他の形態を示す。
【図４９】図２６に示した表面処理ステップ（Ｓ１６８）において表面処理される前に傷がつけられているプリフォーム１０７を示す。
【図５０】図５１及び図５２に記載の実施例においてフッ酸エッチングされた後のプリフォーム１０７を示す。
【図５１】実施例及び比較例において目視検査によって確認されたプリフォーム１０７のフッ酸くわれの発生頻度を示す。
【図５２】実施例及び比較例においてフッ酸エッチングされたプリフォーム１０７の表面の凹凸度を示す。
【図５３】表面処理されたプリフォーム１０７にハンドル３４０を設けた形態を示す。
【図５４】加熱源１２２を洗浄する超音波洗浄装置４０４を示す。
【図５５】プリフォーム１０７を線引きするプリフォーム線引き装置５００の構成を示す。
【符号の説明】
１００・・・加熱炉、１０２・・・ガラス母材、１０４・・・延伸チャック、１０６・・・ガラスロッド、１０７、１０７ａ、１０７ｂ・・・プリフォーム、１０８・・・ダミー棒、１１０・・・従来のガラス旋盤、１１１・・・ガラスロッド二次延伸装置、１１２・・・機台、１１４、１１６・・・テールストック、１１８・・・固定チャック、１１９・・・可動チャック、１２０・・・移動台、１２２・・・加熱源、１２４・・・外径測定器、１３０・・・延伸炉、１３４・・・吊下げ機構部、１３６・・・母材固定部、１３８・・・原器、１４０・・・引き取り機構部、１４２・・・引取りチャック、１４４ａ、１４４ｂ・・・引き取りローラー、１４８、１４９・・・支点、１５０・・・測定器、１５２・・・外径測定器、１５４・・・延伸軸線、１５６・・・外径制御部、１５８・・・位置制御部、１７６・・・バーナー、１７８・・・火炎、１９０・・・水素ガス供給管、１９２・・・酸素ガス供給管、１９４・・・輪状ガス流入口、１９６・・・冷却管、１９８・・・冷却水供給管、２００・・・冷却水排水管、２０４・・・フィーダー、２０６・・・延伸用引き取り装置、２０８・・・支持脚、２１０・・・回転テーブル、２１２・・・モーター、２１４・・・タイミングベルト、２１６・・・バーナー台、２１８・・・溶断用引き取りチャック、２２４・・・収納容器、２３４、２３４ａ、２３４ｂ、２３６、２３６ａ、２３６ｂ・・・支持リング、２４０・・・Ｖブロック、２４４・・・エアシリンダー収納ボックス、２４５・・・移動側把持部材、２４６・・・固定側把持部材、２４８・・・操作スイッチボックス、２５０・・・ロータリーアクチュエーター、２５２・・・支持フレーム、２５４・・・取手、２５６・・・回転軸、２５７、２５８・・・止めピン、２６０・・・受け皿、２６２・・・支柱、２６４・・・ロータリーアクチュエーター、２６６・・・連結軸、２６８・・・回転軸、２７０・・・すべりねじ、２７２・・・移動台エンコーダー、２７３・・・テール駆動エンコーダー、２７４・・・移動台モーター、２７５・・・テール駆動モーター、２７６・・・チェーン、２７８・・・マスフローコントローラー、２８０・・・制御装置、２８２・・・引張り張力測定器、２８４・・・切り込み、２８５・・・外筒、２８６・・・内管、２８７・・・マーキング、２８８・・・支燃性ガス流出部、２９０・・・可燃性ガス流出部、２９４・・・火炎、２９６・・・不活性ガス流路、２９８・・・不活性ガス流量制御器、３００・・・開閉弁、３０２・・・接続具、３０４・・・制御部、３０６・・・駆動源、３０８・・・支燃性ガス流路、３１０・・・支燃性ガス流量制御器、３１２・・・可燃性ガス流路、３１４・・・可燃性ガス流量制御器、３１６・・・分流具、３３０・・・冷却装置、３３２・・・溶断部、３３４・・・切断面、３３６・・・テーパー部、３３８・・・細径部、３４０・・・ハンドル、３４２・・・ダミーバー、３４４・・・可動保持部、３４６・・・チャック、３４８・・・加熱手段、３５０・・・光ファイバ、３５２・・・外径測定器、３５４・・・第1被覆装置、３５６・・・第1養生装置、３５８・・・第２被覆装置、３６０・・・第２養生装置、３６２・・・牽引部、３７０・・・ガラスロッド溶断装置、３８０・・・ガラスロッド搬送装置、３９０・・・火炎口、３９２・・・水素導入管、３９４・・・酸素導入管、３９６・・・超音波発振器、３９８・・・洗浄液、４００・・・従来のガラス母材一次延伸装置、４０２・・・一次延伸器、４０４・・・超音波洗浄装置、５００・・・プリフォーム線引き装置、６００・・・ガラス母材生成装置、７００・・・ガラス母材脱水焼結装置、９００・・・本発明のガラス母材一次延伸装置、Ａ・・・吊下げ機構部１３４の傾き、Ｂ・・・引き取り機構部１４０の傾き、Ｃ・・・水平方向位置、Ｄ・・・プリフォーム１０７の直径、Ｅ・・・軸線の鉛直度、Ｌ１・・・支点間距離、Ｌ・・・箇所Ｏから箇所Ｐまでの長さ、Ｏ・・・プリフォームの直径が縮径し始める箇所、Ｐ・・・プリフォームの直径が９９％以下に縮径した箇所、Ｓ１１０・・・原器を母材固定部に固定するステップ、Ｓ１１２・・・吊下げ機構部の傾きを調整するステップ、Ｓ１１４・・・原器を母材固定部から取り出すステップ、Ｓ１１６・・・原器を引取りチャックに把持するステップ、Ｓ１１８・・・引取り機構部の傾きを調整するステップ、Ｓ１２０・・・原器を母材固定部及び引取りチャックに把持するステップ、Ｓ１２２・・・吊下げ機構部及び引取り機構部の水平方向位置を調整するステップ、Ｓ１２４・・・一次延伸ステップ、Ｓ１２６・・・一次溶断ステップ、Ｓ１３２・・・予備加熱ステップ、Ｓ１３６・・・初期延伸ステップ、Ｓ１３８・・・加熱源５０ｍｍから１５０ｍｍ移動するステップ、Ｓ１４０・・・定常時の速度で延伸するステップ、Ｓ１４２・・・ガラスロッド外径測定ステップ、Ｓ１４４・・・ガラスロッドの外径及び長さが所望の外径及び長さとなるまで延伸するステップ、Ｓ１４６・・・ダミー棒を溶着するステップ、Ｓ１４７・・・標識を設置するステップ、Ｓ１５０・・・外径測定位置及び目標径の設定ステップ、Ｓ１５２・・・第１外径測定ステップ、Ｓ１５３・・・第1加熱条件・延伸速度設定ステップ、Ｓ１５４・・・延伸ステップ、Ｓ１５６・・・第２外径測定ステップ、Ｓ１５７・・・第２加熱条件・延伸速度設定ステップ、Ｓ１５８・・・端部絞りステップ、Ｓ１６０・・・第３外径測定ステップ、Ｓ１６１・・・火力条件設定ステップ、Ｓ１６２・・・火炎研磨ステップ、Ｓ１６４・・・仕上がり径測定ステップ、Ｓ１６６・・・ダミー棒の除去ステップ、Ｓ１６８・・・表面処理ステップ、Ｓ１６９・・・絞り位置検出ステップ、Ｓ１７０・・・予備加熱ステップ、Ｓ１７２・・・延伸ステップ、Ｓ１７４・・・二次加熱ステップ、Ｓ１７６・・・二次延伸ステップ、Ｓ１７８・・・溶断ステップ、Ｓ２００・・・ガラス母材生成ステップ、Ｓ２０２・・・ガラス母材脱水焼結ステップ、Ｓ２０４・・・ガラス母材一次延伸ステップ、Ｓ２０５・・・ガラスロッド搬送ステップ、Ｓ２０６・・・ガラスロッド二次延伸ステップ、Ｓ２１０・・・プリフォーム線引きステップ
Claims (37)
- 光ファイバを製造する方法であって、
前記光ファイバの母材となるガラスロッドの加熱延伸の進捗に伴って変化する所定の数値に基づいて、前記ガラスロッドを加熱する加熱条件及び延伸する延伸速度を設定する設定ステップと、
設定された前記加熱条件及び前記延伸速度に基づいて、前記ガラスロッドを加熱延伸してプリフォームを生成する加熱延伸ステップと、
前記プリフォームを更に加熱し、線状に牽引して光ファイバを生成する線引きステップと
を備え、
前記設定ステップが、前記数値としての前記加熱延伸の加工の進捗に伴う経過時間に基づいて、前記加熱条件として、前記ガラスロッドを加熱するバーナーの位置及び前記バーナーに供給するガス量を設定することを特徴とする光ファイバ製造方法。 - 前記加熱延伸ステップは、前記ガラスロッドの端部の外径を絞る絞りステップを有し、
前記絞りステップは、前記絞りステップの加工の進捗に伴う経過時間に基づいて、前記ガラスロッドの端部を、加熱延伸して絞ることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ製造方法。 - 前記絞りステップは、予備加熱ステップ、延伸ステップ、二次加熱ステップおよび二次延伸ステップをこの順に有する請求項２に記載の光ファイバ製造方法。
- 前記設定ステップは、前記加熱延伸の加工の進捗に伴う経過時間に基づいて前記延伸速度として、前記ガラスロッドを把持するチャックの移動速度を設定することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ製造方法。
- 前記設定ステップが、前記加熱延伸の加工の進捗に伴う経過時間の代わりに、前記数値としての前記加熱延伸によって前記ガラスロッドが延伸された長さに基づいて、前記加熱条件及び前記延伸速度を設定することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ製造方法。
- 前記加熱延伸ステップは、前記ガラスロッドの端部の外径を絞る絞りステップを有し、
前記絞りステップは、前記ガラスロッドが延伸された長さに基づいて、前記ガラスロッドの端部を、加熱延伸して絞ることを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ製造方法。 - 前記設定ステップは、前記延伸された長さに基づいて前記加熱条件として前記ガラスロッドを加熱するバーナーの移動量及び前記バーナーに供給するガス量を設定することを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ製造方法。
- 前記設定ステップは、前記延伸された長さに基づいて前記延伸速度として前記ガラスロッドを把持するチャックの移動速度を設定することを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ製造方法。
- 前記設定ステップが、前記チャックが移動する量を検出するために、前記チャックを駆動するモーターに設けられた前記モーターの回転角を測定するエンコーダーを用いることを特徴とする請求項８に記載の光ファイバ製造方法。
- 前記設定ステップが、前記加熱延伸の加工の進捗に伴う経過時間の代わりに、前記数値としての前記加熱延伸によって前記ガラスロッドに発生する引張り張力に基づいて、前記加熱条件及び前記延伸速度を設定することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ製造方法。
- 前記加熱延伸ステップにおいて、前記ガラスロッドを加熱する加熱源が、前記加熱延伸の進捗に伴って前記ガラスロッドの長手方向に移動し、
前記加熱延伸ステップが、前記加熱源が所定の距離を移動するまでの間の前記引張り張力を、前記加熱源が前記所定の距離を移動した後の前記引張り張力の平均値の実質的に１１０％以下となるように前記延伸速度を制御することを特徴とする請求項１０に記載の光ファイバ製造方法。 - 前記加熱延伸ステップが、前記加熱源が前記所定の距離を移動するまでの間の前記引張り張力を、前記加熱源が前記所定の距離を移動した後の前記引張り張力の平均値の実質的に８０％から１１０％に制御することを特徴とする請求項１１に記載の光ファイバ製造方法。
- 前記所定の距離が実質的に５０ｍｍから１５０ｍｍの間であることを特徴とする請求項１１に記載の光ファイバ製造方法。
- 前記加熱延伸ステップが、前記加熱源が前記所定の距離移動したときに前記ガラスロッドを延伸する速度を一定の速度に制御することを特徴とする請求項１１に記載の光ファイバ製造方法。
- 前記設定ステップが、前記引張り張力に基づいて前記延伸速度として前記ガラスロッドを把持するチャックの移動速度を設定することを特徴とする請求項１０に記載の光ファイバ製造方法。
- 前記加熱延伸ステップ中に、前記数値としての前記ガラスロッドの軸方向の各位置における外径を計測する計測ステップをさらに備え、
前記設定ステップが、前記外径に基づいて、前記ガラスロッドの軸方向の各位置における前記延伸速度を設定し、前記各位置における外径の平均値に基づいて前記加熱条件を設定することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ製造方法。 - 前記ガラスロッドの端部が絞られており、
前記設定ステップが、
前記数値としての前記ガラスロッドの軸方向の各位置における外径及び前記加熱延伸による前記ガラスロッドの軸方向の長さの変化に基づいて、前記ガラスロッドが絞られた絞り部の位置を検出するステップと、
前記絞り部の位置に基づいて前記ガラスロッドを火炎によって研磨する研磨範囲を設定し、前記絞り部の外径に基づいて前記火炎の火力条件を設定するステップとを有し、
前記加熱延伸ステップが、前記ガラスロッドの前記研磨範囲を前記火力条件の前記火炎によって研磨すること
を特徴とする請求項１に記載の光ファイバ製造方法。 - 光ファイバの母材となるプリフォームを製造する方法であって、
前記プリフォームの母材となるガラスロッドの加熱延伸の進捗に伴って変化する所定の数値に基づいて、前記ガラスロッドを加熱する加熱条件及び延伸する延伸速度を設定する設定ステップと、
設定された前記加熱条件及び前記延伸速度に基づいて、前記ガラスロッドを加熱延伸してプリフォームを生成する加熱延伸ステップと
を備え、
前記設定ステップが、前記数値としての前記加熱延伸の加工の進捗に伴う経過時間に基づいて、前記加熱条件として、前記ガラスロッドを加熱するバーナーの位置及び前記バーナーに供給するガス量を設定するたことを特徴とするプリフォーム製造方法。 - 前記加熱延伸ステップは、前記ガラスロッドの端部の外径を絞る絞りステップを有し、
前記絞りステップは、前記絞りステップの経過時間に基づいて、前記ガラスロッドの端部を、加熱延伸して絞ることを特徴とする請求項１８に記載のプリフォーム製造方法。 - 前記絞りステップは、予備加熱ステップ、延伸ステップ、二次加熱ステップおよび二次延伸ステップをこの順に有する請求項１９に記載のプリフォーム製造方法。
- 前記設定ステップが、前記加熱延伸の加工の進捗に伴う経過時間の代わりに、前記数値としての前記加熱延伸によって前記ガラスロッドが延伸された長さに基づいて、前記加熱条件及び前記延伸速度を設定することを特徴とする請求項１８に記載のプリフォーム製造方法。
- 前記加熱延伸ステップは、前記ガラスロッドの端部の外径を絞る絞りステップを有し、
前記絞りステップは、前記ガラスロッドが延伸された長さに基づいて、前記ガラスロッドの端部を、加熱延伸して絞ることを特徴とする請求項２１に記載のプリフォーム製造方法。 - 前記設定ステップが、前記加熱延伸の加工の進捗に伴う経過時間の代わりに、前記数値としての前記加熱延伸によって前記ガラスロッドに発生する引張り張力に基づいて、前記加熱条件及び前記延伸速度を設定することを特徴とする請求項１８に記載のプリフォーム製造方法。
- 前記加熱延伸ステップにおいて、前記ガラスロッドを加熱する加熱源が、前記加熱延伸の進捗に伴って前記ガラスロッドの長手方向に移動し、
前記加熱延伸ステップが、前記加熱源が所定の距離を移動するまでの間の前記引張り張力を、前記加熱源が前記所定の距離を移動した後の前記引張り張力の平均値の実質的に１１０％以下となるように前記延伸速度を制御することを特徴とする請求項２３に記載のプリフォーム製造方法。 - 前記加熱延伸ステップが、前記加熱源が前記所定の距離を移動するまでの間の前記引張り張力を、前記加熱源が前記所定の距離を移動した後の前記引張り張力の平均値の実質的に８０％から１１０％に制御することを特徴とする請求項２４に記載のプリフォーム製造方法。
- 前記所定の距離が実質的に５０ｍｍから１５０ｍｍの間であることを特徴とする請求項２４に記載のプリフォーム製造方法。
- 前記加熱延伸ステップが、前記加熱源が前記所定の距離移動したときに前記ガラスロッドを延伸する速度を一定の速度に制御することを特徴とする請求項２４に記載のプリフォーム製造方法。
- 前記加熱延伸ステップ中に、前記数値としての前記ガラスロッドの軸方向の各位置における外径を計測する計測ステップをさらに備え、
前記設定ステップが、前記外径に基づいて、前記ガラスロッドの軸方向の各位置における前記延伸速度を設定し、前記各位置における外径の平均値に基づいて前記加熱条件を設定することを特徴とする請求項１８に記載のプリフォーム製造方法。 - 前記ガラスロッドの端部が絞られており、
前記設定ステップが、
前記数値としての前記ガラスロッドの軸方向の各位置における外径及び前記加熱延伸による前記ガラスロッドの軸方向の長さの変化に基づいて、前記ガラスロッドが絞られた絞り部の位置を検出するステップと、
前記絞り部の位置に基づいて前記ガラスロッドを火炎によって研磨する研磨範囲を設定し、前記絞り部の外径に基づいて前記火炎の火力条件を設定するステップとを有し、
前記加熱延伸ステップが、前記ガラスロッドの前記研磨範囲を前記火力条件の前記火炎によって研磨すること
を特徴とする請求項１８に記載のプリフォーム製造方法。 - 光ファイバの母材となるプリフォームを製造する装置であって、
前記プリフォームの母材となるガラスロッドを加熱する加熱源と、
前記ガラスロッドを延伸する延伸部と、
前記ガラスロッドの加熱延伸の進捗に伴って変化する数値を測定する測定器と、
前記測定器が測定した前記数値に基づいて、前記加熱源の加熱条件及び前記延伸部の延伸速度を制御する制御器と
を備え、
前記制御器が、前記数値としての前記加熱延伸の加工の進捗に伴う経過時間に基づいて、前記加熱条件として、前記ガラスロッドを加熱するバーナーの位置及び前記バーナーに供給するガス量を設定すること特徴とするプリフォーム製造装置。 - 前記測定器が、前記加熱延伸の加工の進捗に伴う経過時間の代わりに、前記数値としての前記加熱延伸に伴う前記延伸部の移動距離を測定し、
前記制御器が、前記測定器によって測定された前記延伸部の移動距離に基づいて、前記加熱条件及び前記延伸速度を制御すること
を特徴とする請求項３０に記載のプリフォーム製造装置。 - 前記測定器が、前記加熱延伸の加工の進捗に伴う経過時間の代わりに、前記数値としての前記加熱延伸によって前記ガラスロッドに発生する引張り張力を測定し、
前記制御器が、前記測定器によって測定された前記ガラスロッドに発生する引張り張力に基づいて、前記加熱条件及び前記延伸速度を制御すること
を特徴とする請求項３０に記載のプリフォーム製造装置。 - 前記加熱源が、前記加熱延伸の進捗に伴って前記ガラスロッドの長手方向に移動し、
前記制御器が、前記加熱源が所定の距離を移動するまでの間の前記引張り張力を、前記加熱源が前記所定の距離を移動した後の前記引張り張力の平均値の実質的に１１０％以下となるように前記延伸速度を制御すること
を特徴とする請求項３２に記載のプリフォーム製造装置。 - 前記制御器が、前記加熱源が前記所定の距離を移動するまでの間の前記引張り張力を、前記加熱源が前記所定の距離を移動した後の前記引張り張力の平均値の実質的に８０％から１１０％となるように前記延伸速度を制御することを特徴とする請求項３３に記載のプリフォーム製造装置。
- 前記所定の距離が実質的に５０ｍｍから１５０ｍｍの間であることを特徴とする請求項３３に記載のプリフォーム製造装置。
- 前記制御器が、前記加熱源が前記所定の距離移動したときに前記延伸速度を一定の速度に制御することを特徴とする請求項３３に記載のプリフォーム製造装置。
- 前記測定器が、加熱延伸中に前記数値としての前記ガラスロッドの軸方向の各位置における外径を測定し、
前記制御器が、前記ガラスロッドの軸方向の各位置における外径に基づいて、前記ガラスロッドの軸方向の各位置における前記延伸速度を制御し、前記各位置における外径の平均値に基づいて、前記加熱条件を制御すること
を特徴とする請求項３０に記載のプリフォーム製造装置。
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