JP4722337B2 - ガラス母材製造装置及びガラス母材製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス母材製造装置及びガラス母材製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、従来のガラス母材製造装置の構成を示す。ガラス母材製造装置は、チャック１２と、バーナ２２Ａ〜２２Ｄとを有する。チャック１２は、出発母材２の両端を把持する。更に、チャック１２は、出発母材２の軸を中心にして出発母材２を回転する。バーナ２２Ａ〜２２Ｄは、出発母材２の長手方向に沿って一列に等間隔に配置される。原料ガス、燃料ガス、及び助燃ガスが、バーナ２２Ａ〜２２Ｄに供給される。バーナ２２Ａ〜２２Ｄは、出発母材２の長手方向に沿って往復移動しながら供給された原料ガスを加水分解して出発母材２に対してガラス微粒子を噴出する。バーナ２２Ａ〜２２Ｄによって出発母材２の周囲にガラス微粒子が堆積されることにより堆積体１０が形成される。
【０００３】
出発母材２の周囲に堆積されたガラス微粒子を、熱処理して透明ガラス化することにより光ファイバの原材料として使用されるガラス母材が製造される。ガラス母材を線引きに適した形状に延伸及び縮径することにより光ファイバプリフォームが得られ、プリフォームを線引きすることにより光ファイバが製造される。
【０００４】
図２は、全域トラバース法によるバーナ２２Ａ〜２２Ｄのガラス微粒子の堆積量を示す。全域トラバース法の場合、全てのバーナ２２Ａ〜２２Ｄが、ガラス母材製品として有効に使用できる有効部を越えて、ガラス微粒子を堆積する領域の一方の端から他方の端まで往復移動する。更に、有効部の範囲内においては、それぞれのバーナ２２Ａ〜２２Ｄが固有の堆積量で均一の厚さに堆積する。そのため、各バーナ２２Ａ〜２２Ｄのガラス微粒子の堆積量がそれぞれ異なっている場合においても、堆積されたガラス微粒子の全体の厚さは、バーナ２２Ａ〜２２Ｄの移動方向に沿ってほぼ均一となる。
【０００５】
図３は、部分トラバース法によるバーナ２２Ａ〜２２Ｆのガラス微粒子の堆積量を示す。部分トラバース法の場合、バーナ２２Ａ〜２２Ｆは、出発母材２の全体の長さに対して一部の区間を往復移動しながら出発母材２にガラス微粒子を堆積する。例えば、バーナ２２Ａ〜２２Ｆの往復移動の開始位置を順次部分的に移動して出発母材２にガラス微粒子を堆積する（特開平３−２２８８４５号公報参照）。
【０００６】
部分トラバース法は、図２に示した全域トラバース法と比較して、ガラス母材製品として使用できない不要部を増加せずにバーナの本数を増加できるので、ガラス微粒子を堆積する速度を飛躍的に増加することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、部分トラバース法では、それぞれのバーナ２２Ａ〜２２Ｆが、有効部全体の長さに対して一部分の区間を往復移動する。そのため、図３に示すように、それぞれのバーナのガラス微粒子堆積量が異なる場合、堆積されたガラス微粒子の全体の厚さが、有効部の長手方向に沿って不均一となる。
【０００８】
出発母材２の長手方向におけるガラス微粒子の堆積量が不均一であると、堆積体１０を透明ガラス化して生成したガラス母材は、コアの周囲に積層されたクラッドの厚さが変動する。そのため、クラッドの厚さが不均一なガラス母材を延伸縮径してプリフォームを製造し、そのプリフォームを線引きして最終製品の光ファイバを製造すると、光ファイバのコア径が変動する。光はコア内を伝播するので、コア径が変動すると光ファイバに必要な所定の特性を得ることができない。したがって、有効部の長手方向に沿ってガラス微粒子の堆積量が不均一である場合、堆積量の厚みの大きい箇所を削って一様な厚さとする工程が必要となり、製造コストが増加する。
【０００９】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできるガラス母材製造装置及びガラス母材製造方法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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第１の形態によると、光ファイバの原材料として使用されるガラス母材を製造する装置であって、ガラス母材の出発母材の長手方向に沿って出発母材の全体の長さに対して一部の区間を往復しながら出発母材にガラス微粒子を堆積することによってガラス母材の母材となる堆積体を形成する、出発母材の長手方向に沿って一列に所定の間隔で配列された複数のバーナと、複数のバーナのそれぞれに少なくとも１つが接続された、ガラス微粒子の原料ガスをバーナへ供給する流量を調節する流量調節器と、複数の流量調節器のそれぞれに接続された、複数の流量調節器のそれぞれを個別に制御する制御部とを備える。
【００１１】
制御部は、基本の流量の原料ガスを、複数のバーナに供給するように複数の流量調節器を制御する第１の制御手段と、基本の流量に対して複数のバーナのそれぞれについて算出されたバーナに供給される原料ガスの流量の補正値に応じて複数の流量調節器のそれぞれを制御する第２の制御手段とを有することが好ましい。更に、第２の制御手段は、複数のバーナによって実際に堆積された堆積体を透明ガラス化したガラス母材の堆積比に基づいて複数の流量調節器のそれぞれについて前期補正値を算出することが好ましい。
【００１２】
更に、第２の制御手段が、複数のバーナのそれぞれの位置に対応する、第１の制御手段を用いて流量調節器を制御することによって形成した堆積体を透明ガラス化した第１のガラス母材の堆積比と、第１の制御手段及び第２の制御手段を用いて流量調節器を制御することによって形成した堆積体を透明ガラス化した第２のガラス母材の堆積比との比率に応じて複数の流量調節器のそれぞれについて補正値を調整することが好ましい。
【００１３】
また、制御部が、ガラス母材の外径及びコア径を測定するプリフォームアナライザに接続されてもよい。第２の制御手段は、基本の流量の５０％以下となるように補正値を算出することが好ましい。バーナへ供給する原料ガスの量が時間の経過に伴って変化するように第１の制御手段が、流量調節器を制御してもよい。また、１つのバーナに対して複数の流量調節器が接続されてもよい。更に、複数の流量調節器が、異なった種類の原料ガスの流量をそれぞれ制御してもよい。ガラス母材製造装置は、出発母材の長手方向に沿って複数のバーナを第１の周期で往復させる第１の移動機構と、第１の移動機構を第１の周期より長い第２の周期で往復させる第２の移動機構とを更に備えることが好ましい。
【００１４】
本発明の第２の形態による光ファイバの原材料として使用されるガラス母材を製造する方法は、ガラス母材の出発母材の長手方向に沿って複数のバーナを、出発母材の全体の長さに対して一部の区間を往復させながら複数のバーナからガラス微粒子を出発母材に噴出することで出発母材にガラス微粒子を堆積する堆積ステップと、ガラス微粒子の原料ガスを複数のバーナへ供給する流量を、複数のバーナのそれぞれについて個別に制御する流量制御ステップとを備えることが好ましい。
【００１５】
ガラス母材製造方法は、堆積ステップにおいて堆積されたガラス微粒子の堆積体を透明ガラス化することによりガラス母材を生成するガラス化ステップを更に備え、流量制御ステップが、ガラス化ステップにおいて生成されたガラス母材の堆積比に基づいて原料ガスの流量を複数のバーナのそれぞれについて個別に制御することが好ましい。
【００１６】
更に、堆積ステップが、基本の流量の原料ガスを、複数のバーナに供給することによりガラス微粒子を出発母材に堆積して第１バッチの堆積体を生成する第１バッチの堆積ステップを有し、ガラス化ステップが、第１バッチの堆積体を透明ガラス化して第１バッチのガラス母材を生成する第１バッチのガラス化ステップを有し、第１バッチのガラス化ステップによって生成された第１バッチのガラス母材の堆積比に基づいて基本の流量に対するバーナに供給する原料ガスの流量の補正値を、複数のバーナのそれぞれについて算出する補正値算出ステップを更に備えることが好ましい。
【００１７】
更に、堆積ステップは、前記補正置算出ステップにおいて算出された前記補正値を前記基本の流量に対して補正した値に従って、原料ガスを複数のバーナにそれぞれ供給することによりガラス微粒子を出発母材に堆積して第２バッチの堆積体を生成する第２バッチの堆積ステップを更に有することが好ましい。更に、流量制御ステップは、第１バッチの堆積ステップにおいて基本の流量の原料ガスを、複数のバーナに供給するように原料ガスの流量を制御する第１バッチの制御ステップと、第２バッチの堆積ステップにおいて基本の流量に対して補正値を補正した値に従って複数のバーナのそれぞれに供給する原料ガスの流量を、それぞれ個別に制御する第２バッチの制御ステップとを有することが好ましい。また、補正値算出ステップは、第１バッチのガラス化ステップにより生成された第１のガラス母材の堆積比に基づいて複数のバーナのそれぞれについて前期補正値を算出することが好ましい。
【００１８】
更に、ガラス母材製造方法において、ガラス化ステップが、第２バッチの堆積ステップにより生成された第２バッチの堆積体を透明ガラス化して第２バッチのガラス母材を生成する第２バッチのガラス化ステップを更に有し、複数のバーナのそれぞれの位置に対応する、第１バッチのガラス化ステップにおいて生成された第１バッチのガラス母材の堆積比と、第２バッチのガラス化ステップにおいて生成された第２バッチのガラス母材の堆積比との比率に基づいて複数のバーナのそれぞれについて補正値を算出する補正値算出ステップを更に備えることが好ましい。
【００１９】
更に、ガラス母材製造方法において、堆積ステップが、補正値算出ステップにおいて算出された補正値を基本の流量に対して補正した値に基づいて、原料ガスを複数のバーナにそれぞれ供給することによりガラス微粒子を出発母材に堆積して第３バッチの堆積体を生成する第３バッチの堆積ステップを更に有し、流量制御ステップが、算出された補正値を基本の流量に対して補正した値に基づいて複数のバーナのそれぞれに供給する原料ガスの流量をそれぞれ個別に制御する第３バッチの制御ステップを更に有し、ガラス化ステップが、第３バッチの堆積ステップにより生成された第３バッチの堆積体を透明ガラス化して第３バッチのガラス母材を生成する第３バッチのガラス化ステップを更に有することが好ましい。
【００２０】
また、補正値算出ステップは、基本の流量の５０％以下となるように補正値を算出することが好ましい。第１バッチの制御ステップは、バーナへ供給する原料ガスの流量が時間の経過に伴って変化するように制御してもよい。第１バッチの堆積ステップ及び第２バッチの堆積ステップが、１つのバーナに対して複数の種類の原料ガスを供給し、第１バッチの制御ステップ及び第２バッチの制御ステップが、複数の種類の原料ガスのそれぞれの流量を個別に制御してもよい。
【００２１】
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。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施形態を通じて本発明を説明するが、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、また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。
【００２３】
図４は、本発明のガラス母材製造装置２００の一実施形態を示す。ガラス母材製造装置２００は、チャック１２と、モータ１４、２０、及び１１８と、バーナ２２Ａ〜２２Ｋと、ガス流量制御部５２Ａ〜５２Ｋと、原料ガス供給源８８Ａ〜８８Ｇと、制御部１０２と、第１の移動機構４８と、第２の移動機構５０と、反応容器２１０とを有する。
【００２４】
チャック１２は、出発母材２を把持する。モータ１４は、出発母材２の軸を中心としてチャック１２を回転することにより出発母材２を回転する。
【００２５】
バーナ２２Ａ〜２２Ｋは、台１５上に出発母材２の長手方向に沿って一列に所定の間隔で配置される。バーナ２２Ａ〜２２Ｋは、出発母材２の長手方向に沿って折り返し位置を移動しつつ出発母材２の全体の長さに対して一部の区間を往復移動する。すなわち、本実施形態のバーナ２２Ａ〜２２Ｋは、部分トラバース法によって往復移動する。バーナ２２Ａ〜２２Ｋは、出発母材２にガラス微粒子を堆積することにより堆積体１０を形成する。
【００２６】
第１の移動機構４８は、出発母材２の長手方向に平行に配置された第１の移動軸１６を有する。第１の移動軸１６をモータ１１８によって回転することにより、第１の移動機構４８は、出発母材の長手方向に平行に台１５を第１の周期で往復させる。ここでいう周期とは、バーナ２２Ａ〜２２Ｋを一往復するのに要する時間間隔をいう。第２の移動機構５０は、第１の移動機構４８の下部に設けられ、第１の移動機構４８を往復移動する。第２の移動機構５０は、第１の移動軸１６の長手方向に対して平行に配置された第２の移動軸１８を有する。
【００２７】
第２の移動軸１８を、モータ２０を用いて回転することにより、第２の移動機構５０は、第１の周期より長い第２の周期で第１の移動機構４８を往復移動させる。したがって、第１の移動機構４８は、速い速度でバーナ２２Ａ〜２２Ｅを往復移動させ、第２の移動機構５０は、第１の移動機構よりも遅い速度で第１の移動機構４８を往復移動させる。
【００２８】
ガス流量制御部５２Ａ〜５２Ｋは、対応するバーナ２２Ａ〜２２Ｋにそれぞれ接続され、原料ガスをバーナ２２Ａ〜２２Ｋへそれぞれ供給する。原料ガスとして、ガラス微粒子の原料となるガス、燃焼ガス、及び支燃ガスがバーナに供給される。原料ガス供給源８８Ａ〜８８Ｇは、それぞれ異なった７種類の原料ガスをガス流量制御部５２Ａ〜５２Ｋのそれぞれに供給する。図４に示すように原料ガス供給源８８Ａ〜８８Ｇは、全てのガス流量制御部５２Ａ〜５２Ｋにそれぞれ接続されるので、全てのガス流量制御部５２Ａ〜５２Ｋに対して異なった７種類の原料ガスをそれぞれ供給する。
【００２９】
ガス流量制御部５２Ａ〜５２Ｋは、それぞれ複数の流量調節器７４、７６、７８、８０、８２、８４、及び８６を有する。例えば、ガス流量制御部５２Ａは、流量調節器７４Ａ、７６Ａ、７８Ａ、８０Ａ、８２Ａ、８４Ａ、及び８６Ａを有する。流量調整器７４Ａ、７６Ａ、７８Ａ、８０Ａ、８２Ａ、８４Ａ、及び８６Ａは、対応する原料ガス供給源８８Ａ〜８８Ｇにそれぞれ接続される。そのため、流量調整器７４Ａ、７６Ａ、７８Ａ、８０Ａ、８２Ａ、８４Ａ、及び８６Ａは、対応する原料ガス供給源８８Ａ〜８８Ｇから供給された、異なった種類の原料ガスの流量をそれぞれ制御する。
【００３０】
流量がそれぞれ流量調整器７４Ａ、７６Ａ、７８Ａ、８０Ａ、８２Ａ、８４Ａ、及び８６Ａによって制御された、原料ガス供給源８８Ａ〜８８Ｇから供給された原料ガスの一部が合流してバーナ２２Ａへ供給される。燃料ガス及び支燃ガス等の合流しない原料ガスは、バーナ２２Ａが有する複数のノズルのそれぞれに供給される。図４に示す例では、流量調整器８２Ａ、８４Ａ、及び８６Ａから供給された原料ガスが合流してバーナ２２Ａのノズルに供給され、流量調整器７４Ａ、７６Ａ、７８Ａ、及び８０Ａから供給された各原料ガスが、合流せずにバーナ２２Ａの対応するノズルのそれぞれに供給される。原料ガスをバーナ２２に供給する形態は、図４に示す例に限られず他の形態を用いてもよい。
【００３１】
ガス流量制御部５２Ｂ〜５２Ｋは、それぞれガス流量制御部５２Ａと同様の構成を有するので、説明を省略する。また、図４において、ガス流量制御部５２Ｂ〜５２Ｋの内部構成は、ガス流量制御部５２Ａと同様であるので図示しない。
【００３２】
なお、各バーナ２２Ａ〜２２Ｋに供給する原料ガスの量を、図４に示すような流量調節器７４、７６、７８、８０、８２、８４、及び８６を用いずに、他の手段を用いて制御してもよい。例えば、原料ガスの供給配管上に分配器を配置し、更に分配器を介して各バーナ２２Ａ〜２２Ｋに至るまでの配管上に調整可能なバルブ又はオリフィスを配置し、バルブ又はオリフィスの圧力損失を増減させることにより、原料ガスの各バーナ２２Ａ〜２２Ｋへの供給量を調整してもよい。
【００３３】
制御部１０２は、ガス流量制御部５２Ａ〜５２Ｋが有する流量調節器７４、７６、７８、８０、８２、８４、及び８６のそれぞれに接続される。例えば、ガス流量制御部５２Ａ内において、制御部１０２は、流量調節器７４Ａ、７６Ａ、７８Ａ、８０Ａ、８２Ａ、８４Ａ、及び８６Ａのそれぞれに接続される。制御部１０２は、流量調節器７４、７６、７８、８０、８２、８４、及び８６における流量をそれぞれ個別に制御する。制御部１０２は、全ての流量調節器７４、７６、７８、８０、８２、８４、及び８６を制御しなくともよく、一部の流量調節器を制御してもよい。
【００３４】
制御部１０２は、バーナ２２Ａ〜２２Ｋに供給する原料ガスの量が時間の経過に伴って変化するように、流量調節器７４、７６、７８、８０、８２、８４、及び８６を制御してもよい。例えば、ガラス微粒子の堆積の成長に合わせて、堆積初期、堆積中期、及び堆積後期のそれぞれの段階において供給する原料ガスの流量を変化させてもよい。制御部１０２は、更にモータ１４、２０、及び１１８に接続され、チャック１２、第１の移動軸１６、及び第２の移動軸１８の回転速度を制御する。
【００３５】
反応容器２１０は、チャック１２とバーナ２２Ａ〜２２Ｋとを収容する。反応容器２１０は、原料ガスの反応時に発生する熱から第１の移動機構４８、第２の移動装置５０、ガス流量制御部５２Ａ〜５２Ｋ等のガラス母材製造装置２００の構成要素を隔離することによってガラス母材製造装置２００の構成要素を防護する。反応容器２１０は、上記の全ての構成を収容する必要はなく、上記の構成のうち一部の構成を収容してもよい。
【００３６】
更に、ガラス母材製造装置２００は、ガラス母材の外径及びコア径を測定するプリフォームアナライザ１００に接続されてもよい。ガラス母材製造装置２００によって製造された堆積体１０は、ガラス母材製造装置２００とは、別体の焼結装置によって焼結されてガラス母材へと形成される。ガラス母材は、ガラス母材製造装置２００とは別体のプリフォームアナライザ１００によって外径及びコア径が測定される。プリフォームアナライザ１００を制御部１０２に接続することによってプリフォームアナライザ１００からガラス母材の外径及びコア径に関するデータを制御部１０２に入力することができる。プリフォームアナライザ１００から入力したガラス母材の外径及びコア径に関するデータに基づいて制御部１０２は、流量調節器７４、７６、７８、８０、８２、８４、及び８６のそれぞれの流量を制御してもよい。
【００３７】
図５は、バーナ２２Ａの往復移動による軌跡を示す。図４に示すガラス母材製造装置２００は、１１本のバーナ２２Ａ〜２２Ｋを有する。しかし、説明を簡単にするため、１本のバーナ２２Ａの移動軌跡のみを示す。縦軸は、時間の経過を示し、横軸は、バーナ２２Ａの移動距離を示す。
【００３８】
第１の移動機構４８は、バーナ２２Ａを実線で示す第１の周期で往復させる。第１の移動周期による移動幅は、出発母材２の全体の長さに対して一部の区間である。第２の移動機構５０は、第１の移動機構４８を破線で示す第２の周期で往復させる。第２の移動周期による移動幅も、出発母材２の全体の長さに対して一部の区間である。第１の移動機構４８の移動幅及び第２の移動機構５０の移動幅の少なくとも一方は、バーナ設置間隔の整数倍であることが好ましい。第２の移動周期の移動幅は、バーナ２２Ａ〜２２Ｋ同士の間隔の整数倍であることが好ましい。例えば、バーナ２２Ａ〜２２Ｋ同士の間隔の１〜２倍であってもよい。図５では、第１の移動周期による移動幅が、第２の移動周期による移動幅よりも小さいが、、第１の移動周期による移動幅が、第２の移動周期による移動幅と等しくてもよい。バーナ２２Ａの移動の軌跡は、破線で示す第２の周期の軌跡上に、実線で示す第１の周期の軌跡を重ねた軌跡となる。したがって、本実施形態のガラス母材製造装置２００は、第1の移動機構４８及び第２の移動機構５０を有するのでバーナ２２Ａ〜２２Ｋの往復移動の折り返し位置を移動することができる。
【００３９】
図６は、図４に示したガラス母材製造装置２００を用いてガラス母材を製造する工程を示す。まず、基本の流量の原料ガスを、バーナ２２Ａ〜２２Ｋのそれぞれに供給することによりガラス微粒子を出発母材に堆積して第１バッチの堆積体を生成する（Ｓ１０）。基本の流量とは、各バーナ２２Ａ〜２２Ｋへ供給する原料ガスの供給量を、バーナ２２Ａ〜２２Ｋごとに異なる圧力損失を無視して同一にした流量である。したがって、バーナ２２Ａ〜２２Ｋごとに圧力損失が異なる場合であっても、制御部１０２は、各ガス流量制御部５２Ａ〜５２Ｋに対して同一の出力信号を与える。そのため、各ガス流量制御部５２Ａ〜５２Ｋからバーナ２２Ａ〜２２Ｋに対して同一の流量の原料ガスが、それぞれ供給される。
【００４０】
次に、ガラス母材製造装置２００とは別体の不図示の焼結装置を用いて第１バッチの堆積（Ｓ１０）によって生成された第１バッチの堆積体を熱処理して透明ガラス化することによって第１バッチのガラス母材を生成する（Ｓ１２）。
【００４１】
堆積体１０の厚みと透明ガラス化された後のガラス母材の厚みとの関係は、堆積体の嵩密度によって変化する。したがって、堆積体１０を透明ガラス化する前の段階において、堆積体１０の堆積量が出発母材２の長手方向に均一であるかどうかを判定することは困難である。
【００４２】
更に、ガラス母材製造装置２００とは別体のプリフォームアナライザ１００を用いてガラス母材へレーザ光等を透過させ、透過させた光の位置のずれを測定することによりガラス母材内部の屈折率分布を求める。求められた屈折率分布からガラス母材の外径を求めることができる。そのため、プリフォームアナライザ１００は、透明ガラス化される前の段階で白色の多孔質である堆積体１０に対しては、光が透過できないので利用することができない。したがって、プリフォームアナライザ１００を用いて堆積体１０の堆積量が出発母材２の長手方向に均一であるかどうかを判定するためには、堆積体１０を焼結して透明ガラス化する必要がある。
【００４３】
次に、第１バッチのガラス母材の外径及びコア径を測定する（Ｓ１４）。例えば、第１バッチのガラス母材の外径と第１バッチの出発母材２の外径又はコア径とをプリフォームアナライザ１００を用いて測定する。この測定によって第１バッチのガラス母材の外径と第１バッチの出発母材２の外径又はコア径との比の分布、すなわち堆積比分布を測定する。測定された堆積比分布を各バーナ２２Ａ〜２２Ｋの堆積範囲に対応させることによって、各バーナ２２Ａ〜２２Ｋのガラス微粒子の堆積特性を知ることができる。
【００４４】
堆積比分布は、以下の式に基づいて算出される。
【００４５】
（式１） コアロッド率＝（出発母材外径）／（ガラス母材外径）
（式２） 堆積比＝（１／測定位置のコアロッド率）／（１／基準位置のコアロッド率）
ここで、コアロッドとは、出発母材２のことをいう。
【００４６】
次に、算出された堆積比分布から得られた各バーナ２２Ａ〜２２Ｋの堆積特性に基づいて、基本の流量に対するバーナ２２Ａ〜２２Ｋに供給する原料ガスの流量の補正値を、バーナ２２Ａ〜２２Ｋのそれぞれについて算出する（Ｓ１６）。原料ガスの流量の補正値は、出発母材２の長手方向に沿ってガラス微粒子の堆積分布が均一となるように算出される。補正値算出ステップ（Ｓ１６）では、調整範囲が基本の流量の５０％以下となるように補正値を算出する。調整範囲が５０％を超えると、あるバーナと隣接するバーナとの間で原料ガスの供給量が違う場合、ガラス母材を焼結する時に欠陥を生じやすい。
【００４７】
次に、補正置算出ステップ（Ｓ１６）において算出された補正値を基本の流量に対して補正した値に従って、原料ガスをバーナ２２Ａ〜２２Ｋにそれぞれ供給することによりガラス微粒子を出発母材２に堆積して第２バッチの堆積体を生成する（Ｓ１８）。ここで第２バッチの堆積（Ｓ１８）を実施している間、基本の流量は、時間の経過に従って変化してもよい。しかし、第２バッチの堆積（Ｓ１８）を実施している間、各バーナへ供給する原料ガスの流量の補正値は、時間に対して変化させない。すなわち、一旦補正値が、各流量調節器７４、７６、７８、８０、８２、８４、及び８６に設定されると、第２バッチの堆積（Ｓ１８）が終了するまで補正値は変更しない。
【００４８】
次に、第２バッチの堆積（Ｓ１８）によって生成された第２の堆積体を、焼結装置を用いて透明ガラス化することによって第２バッチのガラス母材を生成する（Ｓ２０）。次に、第２バッチのガラス母材の直径及びコア径を測定し、堆積比分布を計算する（Ｓ２２）。
【００４９】
次に、バーナ２２Ａ〜２２Ｋそれぞれの位置に対応する第１バッチのガラス母材の堆積比と第２バッチのガラス母材の堆積比との比率に基づいて補正値を、バーナ２２Ａ〜２２Ｋのそれぞれについて算出する（Ｓ２４）。まず、第１バッチのガラス母材の堆積比と第２バッチのガラス母材の堆積比との比率が、バーナ２２Ａ〜２２Ｋのそれぞれの位置において変化する率を算出する。この堆積比の比率の変化率は、第１のガラス母材におけるガラス微粒子堆積量と第２のガラス母材におけるガラス微粒子堆積量との比率が、バーナ２２Ａ〜２２Ｋのそれぞれの位置において変化する率を示す。以下にガラス微粒子堆積量の比率の変化率を算出する式を示す。
【００５０】
（式３） 堆積比の変化率＝（第２のガラス母材の堆積比）／（第１のガラス母材の堆積比）
次に、算出した堆積比の変化率に基づいて、出発母材２の長手方向に沿ってガラス微粒子の堆積分布が均一となるように、バーナ２２Ａ〜２２Ｋに供給する原料ガスの流量の補正値を調整する。
【００５１】
次に、補正値算出ステップ（Ｓ２４）において算出された補正値を基本の流量に対して補正した値に基づいて、原料ガスを複数のバーナにそれぞれ供給することによりガラス微粒子を出発母材に堆積して第３バッチの堆積体を生成する（Ｓ２６）。ここで第３バッチの堆積（Ｓ２６）を実施している間、基本の流量は、時間の経過に従って変化してもよい。しかし、第３バッチの堆積（Ｓ２６）を実施している間、各バーナへの原料ガス供給量の補正値は、時間に対して変化させない。すなわち、一旦補正値が、各流量調節器７４、７６、７８、８０、８２、８４、及び８６に設定されると、第３バッチの堆積（Ｓ２６）が終了するまで補正値は変更しない。
【００５２】
次に、第３バッチの堆積（Ｓ２６）によって製造された第３バッチの堆積体を、焼結装置を用いて透明ガラス化することによって第３バッチのガラス母材を生成する（Ｓ２８）。第３バッチの堆積（Ｓ２６）、第３バッチのガラス化（Ｓ２８）、及び補正値算出（Ｓ２４）で説明した堆積焼結、補正値算出工程を複数バッチ繰り返すことによって、ガラス微粒子の堆積分布が均一なガラス母材を製造することができる。また、第３バッチの堆積（Ｓ２６）、第３バッチのガラス化（Ｓ２８）、補正値算出（Ｓ２４）で説明した堆積、焼結、及び補正値算出工程でなく、第２バッチの堆積（Ｓ１８）、第２バッチのガラス化（Ｓ２０）、及び補正値算出（Ｓ１６）工程で説明した堆積、焼結、及び補正値算出工程を繰り返してもよい。
【００５３】
以上に述べたように、ガラス母材を実際に数バッチ製造するたびに、出発母材２の長手方向に沿ってガラス微粒子の堆積分布が均一となる条件を推定し、調整することで、ガラス微粒子の堆積分布が均一なガラス母材を製造することができる。
【００５４】
（参考例）図４に示すガラス母材製造装置２００を用いて堆積体１０を製造した。ただし、用いるバーナの本数を１１本でなく、１０本とした。バーナを、１５０ｍｍの間隔に配置した。したがって、図４に示すバーナ２２Ａ〜２２Ｋのうち、バーナ２２Ａ〜２２Ｊを用いた。外径４０ｍｍの出発母材２にガラス微粒子を堆積することにより外径が平均１８０ｍｍの堆積体１０を生成した。
【００５５】
各バーナ２２Ａ〜２２Ｊへのガス供給量を、堆積体１０の外径の増加に合わせて変化した。例えば、堆積初期においては、Ｈ２：５０Ｎｌ／ｍｉｎ、Ｏ２：３０Ｎｌ／ｍｉｎ、原料ガス（ＳｉＣｌ４）：３．５Ｎｌ／ｍｉｎとなるようにガス供給量を制御し、堆積終了時においては、ガス供給量が、Ｈ２：１００Ｎｌ／ｍｉｎ、Ｏ２：５０Ｎｌ／ｍｉｎ、原料ガス（ＳｉＣｌ４）：２３Ｎｌ／ｍｉｎとなるように制御した。
【００５６】
バーナ２２Ａ〜２２Ｊの移動速度は、第１の移動機構４８の移動速度が１、０００ｍｍ／ｍｉｎ、第２の移動機構５０の移動速度が２０ｍｍ／ｍｉｎとなるように設定した。また、第１の移動機構４８及び第２の移動機構５０の移動幅を共に１５０ｍｍに設定した。ガラス微粒子を出発母材２に堆積している間、バーナ２２Ａ〜２２Ｊと堆積体１０との距離が一定となるように設定した。
【００５７】
更に、ガス流量制御部５２Ａ〜５２Ｊが有する全ての流量調節器７４〜８６に対して、同一の信号を出力することにより、全てのバーナ２２Ａ〜２２Ｊに対して同一の流量の原料ガスを供給した。
【００５８】
更に、出発母材２の回転数を堆積体１０の外径の増加に合わせて制御した。例えば、堆積開始時において回転数が１１０ｒｐｍとなるように制御し、堆積終了時において回転数が３０ｒｐｍとなるように制御した。
【００５９】
上記の設定条件に基づき、堆積体１０を製造し、製造した堆積体１０を透明ガラス化することによりガラス母材を製造した。
【００６０】
（実施例２）参考例の堆積比分布を、プリフォームアナライザ１００を用いて測定した結果、図７に示すように２本の矢印で示した左から３番目のバーナ２２Ｃと７番目のバ−ナ２２Ｇに対応する位置の堆積比が、他の位置の堆積比より低いことが分かった。そこで、ガラス母材の長手方向に沿った堆積比分布が均一となるよう、バーナ２２Ｃ及び２２Ｇに対する原料ガスの供給条件を以下のように調整した。
【００６１】
すなわち、１０本のバーナ２２Ａ〜２２Ｊのうち左から３番目のバーナ２２Ｃと７番目のバ−ナ２２Ｇが他のバーナのそれぞれ１．２０倍及び１．１０倍となるように、各流量調節器７４〜８６をそれぞれ設定した。ガラス微粒子を堆積している間、この流量比が一定に保たれた。バーナ２２Ｃ及び２２Ｇに対する原料ガスの供給条件以外の条件については、全て参考例と同様の条件に設定した。
【００６２】
上記の設定条件に基づき、外径４０ｍｍの出発母材２にガラス微粒子を堆積することにより外径が平均１８０ｍｍの堆積体１０を製造した。更に、製造した堆積体１０を透明ガラス化することによりガラス母材を製造した。
【００６３】
（実施例３）
実施例２の堆積比分布を測定した結果、図７に示すように２本の矢印で示した左から３番目のバーナ２２Ｃと７番目のバ−ナ２２Ｇに対応する位置を中心とした領域の堆積比が、他の位置の堆積比より低いことが分かった。そこで、ガラス母材の長手方向に沿った堆積比分布が均一となるようバーナ２２Ａ〜２２Ｊに対する原料ガスの供給条件を下記のように調整した。
【００６４】
すなわち、バーナ２２Ａ〜２２Ｊの供給条件を、基本の供給量を１として、バーナ２２Ａが１．０４倍、バーナ２２Ｂが１．０４倍、バーナ２２Ｃが１．０８倍、バーナ２２Ｄが０．９７倍、バーナ２２Ｅが０．９０倍、バーナ２２Ｆが０．９７倍、バーナ２２Ｇが１．１８倍、バーナ２２Ｈが１．００倍、バーナ２２Ｉが０．９３倍、バーナ２２Ｊが０．９０倍となるように各バーナ２２Ａ〜２２Ｊに対応する流量調節器をそれぞれ調整した。ガラス微粒子を堆積している間、この流量比が一定に保たれた。原料ガスの供給条件以外の条件は、全て実施例２と同様の条件に設定した。
【００６５】
上記の設定条件に基づき、外径４０ｍｍの出発母材２にガラス微粒子を堆積することにより外径が平均１８０ｍｍの堆積体１０を製造した。更に、製造した堆積体１０を透明ガラス化することによりガラス母材を製造した。
【００６６】
図７は、参考例及び実施例２の各堆積比の変化を示す。図７のうち四角のポイントで示された線は、実施例２で製造されたガラス母材をプリフォームアナライザ１００で測定することにより得られた堆積比分布を示す。一方、三角のポイントで示された線は、参考例で製造されたガラス母材をプリフォームアナライザ１００で測定することにより得られた堆積比分布を示す。図中の矢印は、それぞれ左から３番目及び７番目のバーナ２２Ｃ及び２２Ｇの位置に対応する。
【００６７】
図７に示すように参考例では、矢印で示した左から３番目のバーナ２２Ｃ及び７番目のバーナ２２Ｇの位置に対応する範囲の堆積比が低いので、ガラス母材の長手方向に沿って、ガラス微粒子の堆積量が均一でない。
【００６８】
そのため、実施例２では、ガス流量制御部５２Ｃ及び５２Ｇが有する流量調整器７４Ｃ〜８６Ｃ及び７４Ｇ〜８６Ｇを調整することにより、左から３番目のバーナ２２Ｃ及び７番目のバーナ２２Ｇに対する原料ガス供給量を増加した。そのため、矢印で示すバーナ２２Ｃ及び２２Ｇの位置において比較すると、実施例２の堆積比が、参考例の堆積比と比べて増加したことが分かる。すなわち、バーナ２２Ｃ及び２２Ｇの位置に対応する範囲では、実施例２のガラス微粒子の堆積量が、参考例のガラス微粒子の堆積量と比べて増加したことが分かる。バーナ２２Ｃ及び２２Ｇのガラス微粒子の堆積量が増加したので、実施例２の堆積比分布は、参考例の堆積比分布に比べガラス母材の長手方向に均一となった。
【００６９】
図８は、参考例の堆積比と実施例２の堆積比との変化率を示す。すなわち、図８は、実施例２の部分的な堆積比の増加が参考例の堆積比に対してどの程度増えたのかを示す。堆積比の変化率を得るために、バーナ２２Ａ〜２２Ｊのそれぞれの位置に対応させて実施例２の堆積比が、参考例の堆積比に対して変化した比率を求めた。図８に示すように３番目のバーナ２２Ｃ及び７番目のバーナ２２Ｇに対応する矢印で示した箇所の変化率が高くなった。
【００７０】
図９は、実施例３及び参考例の各堆積比の変化を示す。図９のうち四角のポイントで示された線は、実施例３で製造されたガラス母材をプリフォームアナライザ１００で測定することにより得られた堆積比分布を示す。一方、三角のポイントで示された線は、参考例で製造されたガラス母材をプリフォームアナライザ１００で測定することにより得られた堆積比分布を示す。実施例３は、実施例２の結果に基づいて、各バーナ２２Ａ〜２２Ｇへの原料ガス供給量が調整された。そのため、図９に示すように、実施例３の堆積比分布は、ガラス母材の長手方向に対して実質的に均一となった。
【００７１】
図１０は、実施例３の堆積比と参考例の堆積比との変化率を示す。すなわち、図１０は、実施例３の部分的な堆積比の増加が参考例の堆積比に対してどの程度増えたのかを示す。上記堆積比の変化率を得るために、バーナ２２Ａ〜２２Ｊのそれぞれの位置に対応させて実施例３の堆積比が、参考例の堆積比に対して変化した比率を求めた。図１０に示すようにバーナ２２Ｃ及びバーナ２２Ｇを中心として実施例３の各バーナ２２Ａ〜２２Ｊの変化率が増加したことが分かる。
【００７２】
以上説明した参考例、実施例２、及び実施例３を、図６のフローチャートに対応させると、参考例は、第１バッチの堆積（Ｓ１０）及び第１バッチのガラス化（Ｓ１２）によって第１バッチのガラス母材を製造することに対応する。更に、実施例２は、第１バッチのガラス母材の外径及びコア径の測定（Ｓ１４）、補正値算出（Ｓ１６）、第２バッチの堆積（Ｓ１８）、及び第２バッチのガラス化（Ｓ２０）によって第２バッチのガラス母材を製造することに対応する。更に、実施例３は、第２バッチのガラス母材の外径及びコア径測定（Ｓ２２）、補正値算出（Ｓ２４）、第３バッチの堆積（Ｓ２６）、及び第３バッチのガラス化（Ｓ２８）によって第３バッチのガラス母材を製造することに対応する。
【００７３】
したがって、参考例、実施例２、及び実施例３と補正値を調整するたびに図７及び図９に示すようにガラス微粒子の堆積比分布がより均一となることが分かる。したがって、図４から図６に示す本実施形態によって、堆積比分布が均一のガラス母材を製造することができる。
【００７４】
以上、本発明を実施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形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることができる。そのような変更また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。
【００７５】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば堆積比分布が均一のガラス母材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のガラス母材製造装置の構成を示す。
【図２】全域トラバース法によるバーナ２２Ａ〜２２Ｄのガラス微粒子の堆積量を示す。
【図３】部分トラバース法によるバーナ２２Ａ〜２２Ｆのガラス微粒子の堆積量を示す。
【図４】本発明のガラス母材製造装置２００の一実施形態を示す。
【図５】バーナ２２Ａ〜２２Ｅの往復移動による軌跡を示す。
【図６】図４に示したガラス母材製造装置２００を用いたガラス母材を製造する工程を示す。
【図７】実施例１及び実施例２の各堆積比の変化を示す。
【図８】実施例１の堆積比と実施例２の堆積比との変化率を示す。
【図９】実施例３及び実施例１の各堆積比の変化を示す。
【図１０】実施例３の堆積比と実施例１の堆積比との変化率を示す。
【符号の説明】
２・・・出発母材、１０・・・堆積体、１２・・・チャック、１４、２０、１１８・・・モータ、１５・・・台、１６・・・第１の移動軸、１８・・・第２の移動軸、２２・・・バーナ、４８・・・第１の移動機構、５０・・・第２の移動機構、５２・・・ガス流量制御部、７４、７６、７８、８０、８２、８４、８６・・・流量調節器、８８・・・原料ガス供給源、１００・・・プリフォームアナライザ
１０２・・・制御部、２００・・・ガラス母材製造装置、２１０・・・反応容器
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス母材製造装置及びガラス母材製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、従来のガラス母材製造装置の構成を示す。ガラス母材製造装置は、チャック１２と、バーナ２２Ａ〜２２Ｄとを有する。チャック１２は、出発母材２の両端を把持する。更に、チャック１２は、出発母材２の軸を中心にして出発母材２を回転する。バーナ２２Ａ〜２２Ｄは、出発母材２の長手方向に沿って一列に等間隔に配置される。原料ガス、燃料ガス、及び助燃ガスが、バーナ２２Ａ〜２２Ｄに供給される。バーナ２２Ａ〜２２Ｄは、出発母材２の長手方向に沿って往復移動しながら供給された原料ガスを加水分解して出発母材２に対してガラス微粒子を噴出する。バーナ２２Ａ〜２２Ｄによって出発母材２の周囲にガラス微粒子が堆積されることにより堆積体１０が形成される。
【０００３】
出発母材２の周囲に堆積されたガラス微粒子を、熱処理して透明ガラス化することにより光ファイバの原材料として使用されるガラス母材が製造される。ガラス母材を線引きに適した形状に延伸及び縮径することにより光ファイバプリフォームが得られ、プリフォームを線引きすることにより光ファイバが製造される。
【０００４】
図２は、全域トラバース法によるバーナ２２Ａ〜２２Ｄのガラス微粒子の堆積量を示す。全域トラバース法の場合、全てのバーナ２２Ａ〜２２Ｄが、ガラス母材製品として有効に使用できる有効部を越えて、ガラス微粒子を堆積する領域の一方の端から他方の端まで往復移動する。更に、有効部の範囲内においては、それぞれのバーナ２２Ａ〜２２Ｄが固有の堆積量で均一の厚さに堆積する。そのため、各バーナ２２Ａ〜２２Ｄのガラス微粒子の堆積量がそれぞれ異なっている場合においても、堆積されたガラス微粒子の全体の厚さは、バーナ２２Ａ〜２２Ｄの移動方向に沿ってほぼ均一となる。
【０００５】
図３は、部分トラバース法によるバーナ２２Ａ〜２２Ｆのガラス微粒子の堆積量を示す。部分トラバース法の場合、バーナ２２Ａ〜２２Ｆは、出発母材２の全体の長さに対して一部の区間を往復移動しながら出発母材２にガラス微粒子を堆積する。例えば、バーナ２２Ａ〜２２Ｆの往復移動の開始位置を順次部分的に移動して出発母材２にガラス微粒子を堆積する（特開平３−２２８８４５号公報参照）。
【０００６】
部分トラバース法は、図２に示した全域トラバース法と比較して、ガラス母材製品として使用できない不要部を増加せずにバーナの本数を増加できるので、ガラス微粒子を堆積する速度を飛躍的に増加することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、部分トラバース法では、それぞれのバーナ２２Ａ〜２２Ｆが、有効部全体の長さに対して一部分の区間を往復移動する。そのため、図３に示すように、それぞれのバーナのガラス微粒子堆積量が異なる場合、堆積されたガラス微粒子の全体の厚さが、有効部の長手方向に沿って不均一となる。
【０００８】
出発母材２の長手方向におけるガラス微粒子の堆積量が不均一であると、堆積体１０を透明ガラス化して生成したガラス母材は、コアの周囲に積層されたクラッドの厚さが変動する。そのため、クラッドの厚さが不均一なガラス母材を延伸縮径してプリフォームを製造し、そのプリフォームを線引きして最終製品の光ファイバを製造すると、光ファイバのコア径が変動する。光はコア内を伝播するので、コア径が変動すると光ファイバに必要な所定の特性を得ることができない。したがって、有効部の長手方向に沿ってガラス微粒子の堆積量が不均一である場合、堆積量の厚みの大きい箇所を削って一様な厚さとする工程が必要となり、製造コストが増加する。
【０００９】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできるガラス母材製造装置及びガラス母材製造方法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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第１の形態によると、光ファイバの原材料として使用されるガラス母材を製造する装置であって、ガラス母材の出発母材の長手方向に沿って出発母材の全体の長さに対して一部の区間を往復しながら出発母材にガラス微粒子を堆積することによってガラス母材の母材となる堆積体を形成する、出発母材の長手方向に沿って一列に所定の間隔で配列された複数のバーナと、複数のバーナのそれぞれに少なくとも１つが接続された、ガラス微粒子の原料ガスをバーナへ供給する流量を調節する流量調節器と、複数の流量調節器のそれぞれに接続された、複数の流量調節器のそれぞれを個別に制御する制御部とを備える。
【００１１】
制御部は、基本の流量の原料ガスを、複数のバーナに供給するように複数の流量調節器を制御する第１の制御手段と、基本の流量に対して複数のバーナのそれぞれについて算出されたバーナに供給される原料ガスの流量の補正値に応じて複数の流量調節器のそれぞれを制御する第２の制御手段とを有することが好ましい。更に、第２の制御手段は、複数のバーナによって実際に堆積された堆積体を透明ガラス化したガラス母材の堆積比に基づいて複数の流量調節器のそれぞれについて前期補正値を算出することが好ましい。
【００１２】
更に、第２の制御手段が、複数のバーナのそれぞれの位置に対応する、第１の制御手段を用いて流量調節器を制御することによって形成した堆積体を透明ガラス化した第１のガラス母材の堆積比と、第１の制御手段及び第２の制御手段を用いて流量調節器を制御することによって形成した堆積体を透明ガラス化した第２のガラス母材の堆積比との比率に応じて複数の流量調節器のそれぞれについて補正値を調整することが好ましい。
【００１３】
また、制御部が、ガラス母材の外径及びコア径を測定するプリフォームアナライザに接続されてもよい。第２の制御手段は、基本の流量の５０％以下となるように補正値を算出することが好ましい。バーナへ供給する原料ガスの量が時間の経過に伴って変化するように第１の制御手段が、流量調節器を制御してもよい。また、１つのバーナに対して複数の流量調節器が接続されてもよい。更に、複数の流量調節器が、異なった種類の原料ガスの流量をそれぞれ制御してもよい。ガラス母材製造装置は、出発母材の長手方向に沿って複数のバーナを第１の周期で往復させる第１の移動機構と、第１の移動機構を第１の周期より長い第２の周期で往復させる第２の移動機構とを更に備えることが好ましい。
【００１４】
本発明の第２の形態による光ファイバの原材料として使用されるガラス母材を製造する方法は、ガラス母材の出発母材の長手方向に沿って複数のバーナを、出発母材の全体の長さに対して一部の区間を往復させながら複数のバーナからガラス微粒子を出発母材に噴出することで出発母材にガラス微粒子を堆積する堆積ステップと、ガラス微粒子の原料ガスを複数のバーナへ供給する流量を、複数のバーナのそれぞれについて個別に制御する流量制御ステップとを備えることが好ましい。
【００１５】
ガラス母材製造方法は、堆積ステップにおいて堆積されたガラス微粒子の堆積体を透明ガラス化することによりガラス母材を生成するガラス化ステップを更に備え、流量制御ステップが、ガラス化ステップにおいて生成されたガラス母材の堆積比に基づいて原料ガスの流量を複数のバーナのそれぞれについて個別に制御することが好ましい。
【００１６】
更に、堆積ステップが、基本の流量の原料ガスを、複数のバーナに供給することによりガラス微粒子を出発母材に堆積して第１バッチの堆積体を生成する第１バッチの堆積ステップを有し、ガラス化ステップが、第１バッチの堆積体を透明ガラス化して第１バッチのガラス母材を生成する第１バッチのガラス化ステップを有し、第１バッチのガラス化ステップによって生成された第１バッチのガラス母材の堆積比に基づいて基本の流量に対するバーナに供給する原料ガスの流量の補正値を、複数のバーナのそれぞれについて算出する補正値算出ステップを更に備えることが好ましい。
【００１７】
更に、堆積ステップは、前記補正置算出ステップにおいて算出された前記補正値を前記基本の流量に対して補正した値に従って、原料ガスを複数のバーナにそれぞれ供給することによりガラス微粒子を出発母材に堆積して第２バッチの堆積体を生成する第２バッチの堆積ステップを更に有することが好ましい。更に、流量制御ステップは、第１バッチの堆積ステップにおいて基本の流量の原料ガスを、複数のバーナに供給するように原料ガスの流量を制御する第１バッチの制御ステップと、第２バッチの堆積ステップにおいて基本の流量に対して補正値を補正した値に従って複数のバーナのそれぞれに供給する原料ガスの流量を、それぞれ個別に制御する第２バッチの制御ステップとを有することが好ましい。また、補正値算出ステップは、第１バッチのガラス化ステップにより生成された第１のガラス母材の堆積比に基づいて複数のバーナのそれぞれについて前期補正値を算出することが好ましい。
【００１８】
更に、ガラス母材製造方法において、ガラス化ステップが、第２バッチの堆積ステップにより生成された第２バッチの堆積体を透明ガラス化して第２バッチのガラス母材を生成する第２バッチのガラス化ステップを更に有し、複数のバーナのそれぞれの位置に対応する、第１バッチのガラス化ステップにおいて生成された第１バッチのガラス母材の堆積比と、第２バッチのガラス化ステップにおいて生成された第２バッチのガラス母材の堆積比との比率に基づいて複数のバーナのそれぞれについて補正値を算出する補正値算出ステップを更に備えることが好ましい。
【００１９】
更に、ガラス母材製造方法において、堆積ステップが、補正値算出ステップにおいて算出された補正値を基本の流量に対して補正した値に基づいて、原料ガスを複数のバーナにそれぞれ供給することによりガラス微粒子を出発母材に堆積して第３バッチの堆積体を生成する第３バッチの堆積ステップを更に有し、流量制御ステップが、算出された補正値を基本の流量に対して補正した値に基づいて複数のバーナのそれぞれに供給する原料ガスの流量をそれぞれ個別に制御する第３バッチの制御ステップを更に有し、ガラス化ステップが、第３バッチの堆積ステップにより生成された第３バッチの堆積体を透明ガラス化して第３バッチのガラス母材を生成する第３バッチのガラス化ステップを更に有することが好ましい。
【００２０】
また、補正値算出ステップは、基本の流量の５０％以下となるように補正値を算出することが好ましい。第１バッチの制御ステップは、バーナへ供給する原料ガスの流量が時間の経過に伴って変化するように制御してもよい。第１バッチの堆積ステップ及び第２バッチの堆積ステップが、１つのバーナに対して複数の種類の原料ガスを供給し、第１バッチの制御ステップ及び第２バッチの制御ステップが、複数の種類の原料ガスのそれぞれの流量を個別に制御してもよい。
【００２１】
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。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施形態を通じて本発明を説明するが、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、また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。
【００２３】
図４は、本発明のガラス母材製造装置２００の一実施形態を示す。ガラス母材製造装置２００は、チャック１２と、モータ１４、２０、及び１１８と、バーナ２２Ａ〜２２Ｋと、ガス流量制御部５２Ａ〜５２Ｋと、原料ガス供給源８８Ａ〜８８Ｇと、制御部１０２と、第１の移動機構４８と、第２の移動機構５０と、反応容器２１０とを有する。
【００２４】
チャック１２は、出発母材２を把持する。モータ１４は、出発母材２の軸を中心としてチャック１２を回転することにより出発母材２を回転する。
【００２５】
バーナ２２Ａ〜２２Ｋは、台１５上に出発母材２の長手方向に沿って一列に所定の間隔で配置される。バーナ２２Ａ〜２２Ｋは、出発母材２の長手方向に沿って折り返し位置を移動しつつ出発母材２の全体の長さに対して一部の区間を往復移動する。すなわち、本実施形態のバーナ２２Ａ〜２２Ｋは、部分トラバース法によって往復移動する。バーナ２２Ａ〜２２Ｋは、出発母材２にガラス微粒子を堆積することにより堆積体１０を形成する。
【００２６】
第１の移動機構４８は、出発母材２の長手方向に平行に配置された第１の移動軸１６を有する。第１の移動軸１６をモータ１１８によって回転することにより、第１の移動機構４８は、出発母材の長手方向に平行に台１５を第１の周期で往復させる。ここでいう周期とは、バーナ２２Ａ〜２２Ｋを一往復するのに要する時間間隔をいう。第２の移動機構５０は、第１の移動機構４８の下部に設けられ、第１の移動機構４８を往復移動する。第２の移動機構５０は、第１の移動軸１６の長手方向に対して平行に配置された第２の移動軸１８を有する。
【００２７】
第２の移動軸１８を、モータ２０を用いて回転することにより、第２の移動機構５０は、第１の周期より長い第２の周期で第１の移動機構４８を往復移動させる。したがって、第１の移動機構４８は、速い速度でバーナ２２Ａ〜２２Ｅを往復移動させ、第２の移動機構５０は、第１の移動機構よりも遅い速度で第１の移動機構４８を往復移動させる。
【００２８】
ガス流量制御部５２Ａ〜５２Ｋは、対応するバーナ２２Ａ〜２２Ｋにそれぞれ接続され、原料ガスをバーナ２２Ａ〜２２Ｋへそれぞれ供給する。原料ガスとして、ガラス微粒子の原料となるガス、燃焼ガス、及び支燃ガスがバーナに供給される。原料ガス供給源８８Ａ〜８８Ｇは、それぞれ異なった７種類の原料ガスをガス流量制御部５２Ａ〜５２Ｋのそれぞれに供給する。図４に示すように原料ガス供給源８８Ａ〜８８Ｇは、全てのガス流量制御部５２Ａ〜５２Ｋにそれぞれ接続されるので、全てのガス流量制御部５２Ａ〜５２Ｋに対して異なった７種類の原料ガスをそれぞれ供給する。
【００２９】
ガス流量制御部５２Ａ〜５２Ｋは、それぞれ複数の流量調節器７４、７６、７８、８０、８２、８４、及び８６を有する。例えば、ガス流量制御部５２Ａは、流量調節器７４Ａ、７６Ａ、７８Ａ、８０Ａ、８２Ａ、８４Ａ、及び８６Ａを有する。流量調整器７４Ａ、７６Ａ、７８Ａ、８０Ａ、８２Ａ、８４Ａ、及び８６Ａは、対応する原料ガス供給源８８Ａ〜８８Ｇにそれぞれ接続される。そのため、流量調整器７４Ａ、７６Ａ、７８Ａ、８０Ａ、８２Ａ、８４Ａ、及び８６Ａは、対応する原料ガス供給源８８Ａ〜８８Ｇから供給された、異なった種類の原料ガスの流量をそれぞれ制御する。
【００３０】
流量がそれぞれ流量調整器７４Ａ、７６Ａ、７８Ａ、８０Ａ、８２Ａ、８４Ａ、及び８６Ａによって制御された、原料ガス供給源８８Ａ〜８８Ｇから供給された原料ガスの一部が合流してバーナ２２Ａへ供給される。燃料ガス及び支燃ガス等の合流しない原料ガスは、バーナ２２Ａが有する複数のノズルのそれぞれに供給される。図４に示す例では、流量調整器８２Ａ、８４Ａ、及び８６Ａから供給された原料ガスが合流してバーナ２２Ａのノズルに供給され、流量調整器７４Ａ、７６Ａ、７８Ａ、及び８０Ａから供給された各原料ガスが、合流せずにバーナ２２Ａの対応するノズルのそれぞれに供給される。原料ガスをバーナ２２に供給する形態は、図４に示す例に限られず他の形態を用いてもよい。
【００３１】
ガス流量制御部５２Ｂ〜５２Ｋは、それぞれガス流量制御部５２Ａと同様の構成を有するので、説明を省略する。また、図４において、ガス流量制御部５２Ｂ〜５２Ｋの内部構成は、ガス流量制御部５２Ａと同様であるので図示しない。
【００３２】
なお、各バーナ２２Ａ〜２２Ｋに供給する原料ガスの量を、図４に示すような流量調節器７４、７６、７８、８０、８２、８４、及び８６を用いずに、他の手段を用いて制御してもよい。例えば、原料ガスの供給配管上に分配器を配置し、更に分配器を介して各バーナ２２Ａ〜２２Ｋに至るまでの配管上に調整可能なバルブ又はオリフィスを配置し、バルブ又はオリフィスの圧力損失を増減させることにより、原料ガスの各バーナ２２Ａ〜２２Ｋへの供給量を調整してもよい。
【００３３】
制御部１０２は、ガス流量制御部５２Ａ〜５２Ｋが有する流量調節器７４、７６、７８、８０、８２、８４、及び８６のそれぞれに接続される。例えば、ガス流量制御部５２Ａ内において、制御部１０２は、流量調節器７４Ａ、７６Ａ、７８Ａ、８０Ａ、８２Ａ、８４Ａ、及び８６Ａのそれぞれに接続される。制御部１０２は、流量調節器７４、７６、７８、８０、８２、８４、及び８６における流量をそれぞれ個別に制御する。制御部１０２は、全ての流量調節器７４、７６、７８、８０、８２、８４、及び８６を制御しなくともよく、一部の流量調節器を制御してもよい。
【００３４】
制御部１０２は、バーナ２２Ａ〜２２Ｋに供給する原料ガスの量が時間の経過に伴って変化するように、流量調節器７４、７６、７８、８０、８２、８４、及び８６を制御してもよい。例えば、ガラス微粒子の堆積の成長に合わせて、堆積初期、堆積中期、及び堆積後期のそれぞれの段階において供給する原料ガスの流量を変化させてもよい。制御部１０２は、更にモータ１４、２０、及び１１８に接続され、チャック１２、第１の移動軸１６、及び第２の移動軸１８の回転速度を制御する。
【００３５】
反応容器２１０は、チャック１２とバーナ２２Ａ〜２２Ｋとを収容する。反応容器２１０は、原料ガスの反応時に発生する熱から第１の移動機構４８、第２の移動装置５０、ガス流量制御部５２Ａ〜５２Ｋ等のガラス母材製造装置２００の構成要素を隔離することによってガラス母材製造装置２００の構成要素を防護する。反応容器２１０は、上記の全ての構成を収容する必要はなく、上記の構成のうち一部の構成を収容してもよい。
【００３６】
更に、ガラス母材製造装置２００は、ガラス母材の外径及びコア径を測定するプリフォームアナライザ１００に接続されてもよい。ガラス母材製造装置２００によって製造された堆積体１０は、ガラス母材製造装置２００とは、別体の焼結装置によって焼結されてガラス母材へと形成される。ガラス母材は、ガラス母材製造装置２００とは別体のプリフォームアナライザ１００によって外径及びコア径が測定される。プリフォームアナライザ１００を制御部１０２に接続することによってプリフォームアナライザ１００からガラス母材の外径及びコア径に関するデータを制御部１０２に入力することができる。プリフォームアナライザ１００から入力したガラス母材の外径及びコア径に関するデータに基づいて制御部１０２は、流量調節器７４、７６、７８、８０、８２、８４、及び８６のそれぞれの流量を制御してもよい。
【００３７】
図５は、バーナ２２Ａの往復移動による軌跡を示す。図４に示すガラス母材製造装置２００は、１１本のバーナ２２Ａ〜２２Ｋを有する。しかし、説明を簡単にするため、１本のバーナ２２Ａの移動軌跡のみを示す。縦軸は、時間の経過を示し、横軸は、バーナ２２Ａの移動距離を示す。
【００３８】
第１の移動機構４８は、バーナ２２Ａを実線で示す第１の周期で往復させる。第１の移動周期による移動幅は、出発母材２の全体の長さに対して一部の区間である。第２の移動機構５０は、第１の移動機構４８を破線で示す第２の周期で往復させる。第２の移動周期による移動幅も、出発母材２の全体の長さに対して一部の区間である。第１の移動機構４８の移動幅及び第２の移動機構５０の移動幅の少なくとも一方は、バーナ設置間隔の整数倍であることが好ましい。第２の移動周期の移動幅は、バーナ２２Ａ〜２２Ｋ同士の間隔の整数倍であることが好ましい。例えば、バーナ２２Ａ〜２２Ｋ同士の間隔の１〜２倍であってもよい。図５では、第１の移動周期による移動幅が、第２の移動周期による移動幅よりも小さいが、、第１の移動周期による移動幅が、第２の移動周期による移動幅と等しくてもよい。バーナ２２Ａの移動の軌跡は、破線で示す第２の周期の軌跡上に、実線で示す第１の周期の軌跡を重ねた軌跡となる。したがって、本実施形態のガラス母材製造装置２００は、第1の移動機構４８及び第２の移動機構５０を有するのでバーナ２２Ａ〜２２Ｋの往復移動の折り返し位置を移動することができる。
【００３９】
図６は、図４に示したガラス母材製造装置２００を用いてガラス母材を製造する工程を示す。まず、基本の流量の原料ガスを、バーナ２２Ａ〜２２Ｋのそれぞれに供給することによりガラス微粒子を出発母材に堆積して第１バッチの堆積体を生成する（Ｓ１０）。基本の流量とは、各バーナ２２Ａ〜２２Ｋへ供給する原料ガスの供給量を、バーナ２２Ａ〜２２Ｋごとに異なる圧力損失を無視して同一にした流量である。したがって、バーナ２２Ａ〜２２Ｋごとに圧力損失が異なる場合であっても、制御部１０２は、各ガス流量制御部５２Ａ〜５２Ｋに対して同一の出力信号を与える。そのため、各ガス流量制御部５２Ａ〜５２Ｋからバーナ２２Ａ〜２２Ｋに対して同一の流量の原料ガスが、それぞれ供給される。
【００４０】
次に、ガラス母材製造装置２００とは別体の不図示の焼結装置を用いて第１バッチの堆積（Ｓ１０）によって生成された第１バッチの堆積体を熱処理して透明ガラス化することによって第１バッチのガラス母材を生成する（Ｓ１２）。
【００４１】
堆積体１０の厚みと透明ガラス化された後のガラス母材の厚みとの関係は、堆積体の嵩密度によって変化する。したがって、堆積体１０を透明ガラス化する前の段階において、堆積体１０の堆積量が出発母材２の長手方向に均一であるかどうかを判定することは困難である。
【００４２】
更に、ガラス母材製造装置２００とは別体のプリフォームアナライザ１００を用いてガラス母材へレーザ光等を透過させ、透過させた光の位置のずれを測定することによりガラス母材内部の屈折率分布を求める。求められた屈折率分布からガラス母材の外径を求めることができる。そのため、プリフォームアナライザ１００は、透明ガラス化される前の段階で白色の多孔質である堆積体１０に対しては、光が透過できないので利用することができない。したがって、プリフォームアナライザ１００を用いて堆積体１０の堆積量が出発母材２の長手方向に均一であるかどうかを判定するためには、堆積体１０を焼結して透明ガラス化する必要がある。
【００４３】
次に、第１バッチのガラス母材の外径及びコア径を測定する（Ｓ１４）。例えば、第１バッチのガラス母材の外径と第１バッチの出発母材２の外径又はコア径とをプリフォームアナライザ１００を用いて測定する。この測定によって第１バッチのガラス母材の外径と第１バッチの出発母材２の外径又はコア径との比の分布、すなわち堆積比分布を測定する。測定された堆積比分布を各バーナ２２Ａ〜２２Ｋの堆積範囲に対応させることによって、各バーナ２２Ａ〜２２Ｋのガラス微粒子の堆積特性を知ることができる。
【００４４】
堆積比分布は、以下の式に基づいて算出される。
【００４５】
（式１） コアロッド率＝（出発母材外径）／（ガラス母材外径）
（式２） 堆積比＝（１／測定位置のコアロッド率）／（１／基準位置のコアロッド率）
ここで、コアロッドとは、出発母材２のことをいう。
【００４６】
次に、算出された堆積比分布から得られた各バーナ２２Ａ〜２２Ｋの堆積特性に基づいて、基本の流量に対するバーナ２２Ａ〜２２Ｋに供給する原料ガスの流量の補正値を、バーナ２２Ａ〜２２Ｋのそれぞれについて算出する（Ｓ１６）。原料ガスの流量の補正値は、出発母材２の長手方向に沿ってガラス微粒子の堆積分布が均一となるように算出される。補正値算出ステップ（Ｓ１６）では、調整範囲が基本の流量の５０％以下となるように補正値を算出する。調整範囲が５０％を超えると、あるバーナと隣接するバーナとの間で原料ガスの供給量が違う場合、ガラス母材を焼結する時に欠陥を生じやすい。
【００４７】
次に、補正置算出ステップ（Ｓ１６）において算出された補正値を基本の流量に対して補正した値に従って、原料ガスをバーナ２２Ａ〜２２Ｋにそれぞれ供給することによりガラス微粒子を出発母材２に堆積して第２バッチの堆積体を生成する（Ｓ１８）。ここで第２バッチの堆積（Ｓ１８）を実施している間、基本の流量は、時間の経過に従って変化してもよい。しかし、第２バッチの堆積（Ｓ１８）を実施している間、各バーナへ供給する原料ガスの流量の補正値は、時間に対して変化させない。すなわち、一旦補正値が、各流量調節器７４、７６、７８、８０、８２、８４、及び８６に設定されると、第２バッチの堆積（Ｓ１８）が終了するまで補正値は変更しない。
【００４８】
次に、第２バッチの堆積（Ｓ１８）によって生成された第２の堆積体を、焼結装置を用いて透明ガラス化することによって第２バッチのガラス母材を生成する（Ｓ２０）。次に、第２バッチのガラス母材の直径及びコア径を測定し、堆積比分布を計算する（Ｓ２２）。
【００４９】
次に、バーナ２２Ａ〜２２Ｋそれぞれの位置に対応する第１バッチのガラス母材の堆積比と第２バッチのガラス母材の堆積比との比率に基づいて補正値を、バーナ２２Ａ〜２２Ｋのそれぞれについて算出する（Ｓ２４）。まず、第１バッチのガラス母材の堆積比と第２バッチのガラス母材の堆積比との比率が、バーナ２２Ａ〜２２Ｋのそれぞれの位置において変化する率を算出する。この堆積比の比率の変化率は、第１のガラス母材におけるガラス微粒子堆積量と第２のガラス母材におけるガラス微粒子堆積量との比率が、バーナ２２Ａ〜２２Ｋのそれぞれの位置において変化する率を示す。以下にガラス微粒子堆積量の比率の変化率を算出する式を示す。
【００５０】
（式３） 堆積比の変化率＝（第２のガラス母材の堆積比）／（第１のガラス母材の堆積比）
次に、算出した堆積比の変化率に基づいて、出発母材２の長手方向に沿ってガラス微粒子の堆積分布が均一となるように、バーナ２２Ａ〜２２Ｋに供給する原料ガスの流量の補正値を調整する。
【００５１】
次に、補正値算出ステップ（Ｓ２４）において算出された補正値を基本の流量に対して補正した値に基づいて、原料ガスを複数のバーナにそれぞれ供給することによりガラス微粒子を出発母材に堆積して第３バッチの堆積体を生成する（Ｓ２６）。ここで第３バッチの堆積（Ｓ２６）を実施している間、基本の流量は、時間の経過に従って変化してもよい。しかし、第３バッチの堆積（Ｓ２６）を実施している間、各バーナへの原料ガス供給量の補正値は、時間に対して変化させない。すなわち、一旦補正値が、各流量調節器７４、７６、７８、８０、８２、８４、及び８６に設定されると、第３バッチの堆積（Ｓ２６）が終了するまで補正値は変更しない。
【００５２】
次に、第３バッチの堆積（Ｓ２６）によって製造された第３バッチの堆積体を、焼結装置を用いて透明ガラス化することによって第３バッチのガラス母材を生成する（Ｓ２８）。第３バッチの堆積（Ｓ２６）、第３バッチのガラス化（Ｓ２８）、及び補正値算出（Ｓ２４）で説明した堆積焼結、補正値算出工程を複数バッチ繰り返すことによって、ガラス微粒子の堆積分布が均一なガラス母材を製造することができる。また、第３バッチの堆積（Ｓ２６）、第３バッチのガラス化（Ｓ２８）、補正値算出（Ｓ２４）で説明した堆積、焼結、及び補正値算出工程でなく、第２バッチの堆積（Ｓ１８）、第２バッチのガラス化（Ｓ２０）、及び補正値算出（Ｓ１６）工程で説明した堆積、焼結、及び補正値算出工程を繰り返してもよい。
【００５３】
以上に述べたように、ガラス母材を実際に数バッチ製造するたびに、出発母材２の長手方向に沿ってガラス微粒子の堆積分布が均一となる条件を推定し、調整することで、ガラス微粒子の堆積分布が均一なガラス母材を製造することができる。
【００５４】
（参考例）図４に示すガラス母材製造装置２００を用いて堆積体１０を製造した。ただし、用いるバーナの本数を１１本でなく、１０本とした。バーナを、１５０ｍｍの間隔に配置した。したがって、図４に示すバーナ２２Ａ〜２２Ｋのうち、バーナ２２Ａ〜２２Ｊを用いた。外径４０ｍｍの出発母材２にガラス微粒子を堆積することにより外径が平均１８０ｍｍの堆積体１０を生成した。
【００５５】
各バーナ２２Ａ〜２２Ｊへのガス供給量を、堆積体１０の外径の増加に合わせて変化した。例えば、堆積初期においては、Ｈ２：５０Ｎｌ／ｍｉｎ、Ｏ２：３０Ｎｌ／ｍｉｎ、原料ガス（ＳｉＣｌ４）：３．５Ｎｌ／ｍｉｎとなるようにガス供給量を制御し、堆積終了時においては、ガス供給量が、Ｈ２：１００Ｎｌ／ｍｉｎ、Ｏ２：５０Ｎｌ／ｍｉｎ、原料ガス（ＳｉＣｌ４）：２３Ｎｌ／ｍｉｎとなるように制御した。
【００５６】
バーナ２２Ａ〜２２Ｊの移動速度は、第１の移動機構４８の移動速度が１、０００ｍｍ／ｍｉｎ、第２の移動機構５０の移動速度が２０ｍｍ／ｍｉｎとなるように設定した。また、第１の移動機構４８及び第２の移動機構５０の移動幅を共に１５０ｍｍに設定した。ガラス微粒子を出発母材２に堆積している間、バーナ２２Ａ〜２２Ｊと堆積体１０との距離が一定となるように設定した。
【００５７】
更に、ガス流量制御部５２Ａ〜５２Ｊが有する全ての流量調節器７４〜８６に対して、同一の信号を出力することにより、全てのバーナ２２Ａ〜２２Ｊに対して同一の流量の原料ガスを供給した。
【００５８】
更に、出発母材２の回転数を堆積体１０の外径の増加に合わせて制御した。例えば、堆積開始時において回転数が１１０ｒｐｍとなるように制御し、堆積終了時において回転数が３０ｒｐｍとなるように制御した。
【００５９】
上記の設定条件に基づき、堆積体１０を製造し、製造した堆積体１０を透明ガラス化することによりガラス母材を製造した。
【００６０】
（実施例２）参考例の堆積比分布を、プリフォームアナライザ１００を用いて測定した結果、図７に示すように２本の矢印で示した左から３番目のバーナ２２Ｃと７番目のバ−ナ２２Ｇに対応する位置の堆積比が、他の位置の堆積比より低いことが分かった。そこで、ガラス母材の長手方向に沿った堆積比分布が均一となるよう、バーナ２２Ｃ及び２２Ｇに対する原料ガスの供給条件を以下のように調整した。
【００６１】
すなわち、１０本のバーナ２２Ａ〜２２Ｊのうち左から３番目のバーナ２２Ｃと７番目のバ−ナ２２Ｇが他のバーナのそれぞれ１．２０倍及び１．１０倍となるように、各流量調節器７４〜８６をそれぞれ設定した。ガラス微粒子を堆積している間、この流量比が一定に保たれた。バーナ２２Ｃ及び２２Ｇに対する原料ガスの供給条件以外の条件については、全て参考例と同様の条件に設定した。
【００６２】
上記の設定条件に基づき、外径４０ｍｍの出発母材２にガラス微粒子を堆積することにより外径が平均１８０ｍｍの堆積体１０を製造した。更に、製造した堆積体１０を透明ガラス化することによりガラス母材を製造した。
【００６３】
（実施例３）
実施例２の堆積比分布を測定した結果、図７に示すように２本の矢印で示した左から３番目のバーナ２２Ｃと７番目のバ−ナ２２Ｇに対応する位置を中心とした領域の堆積比が、他の位置の堆積比より低いことが分かった。そこで、ガラス母材の長手方向に沿った堆積比分布が均一となるようバーナ２２Ａ〜２２Ｊに対する原料ガスの供給条件を下記のように調整した。
【００６４】
すなわち、バーナ２２Ａ〜２２Ｊの供給条件を、基本の供給量を１として、バーナ２２Ａが１．０４倍、バーナ２２Ｂが１．０４倍、バーナ２２Ｃが１．０８倍、バーナ２２Ｄが０．９７倍、バーナ２２Ｅが０．９０倍、バーナ２２Ｆが０．９７倍、バーナ２２Ｇが１．１８倍、バーナ２２Ｈが１．００倍、バーナ２２Ｉが０．９３倍、バーナ２２Ｊが０．９０倍となるように各バーナ２２Ａ〜２２Ｊに対応する流量調節器をそれぞれ調整した。ガラス微粒子を堆積している間、この流量比が一定に保たれた。原料ガスの供給条件以外の条件は、全て実施例２と同様の条件に設定した。
【００６５】
上記の設定条件に基づき、外径４０ｍｍの出発母材２にガラス微粒子を堆積することにより外径が平均１８０ｍｍの堆積体１０を製造した。更に、製造した堆積体１０を透明ガラス化することによりガラス母材を製造した。
【００６６】
図７は、参考例及び実施例２の各堆積比の変化を示す。図７のうち四角のポイントで示された線は、実施例２で製造されたガラス母材をプリフォームアナライザ１００で測定することにより得られた堆積比分布を示す。一方、三角のポイントで示された線は、参考例で製造されたガラス母材をプリフォームアナライザ１００で測定することにより得られた堆積比分布を示す。図中の矢印は、それぞれ左から３番目及び７番目のバーナ２２Ｃ及び２２Ｇの位置に対応する。
【００６７】
図７に示すように参考例では、矢印で示した左から３番目のバーナ２２Ｃ及び７番目のバーナ２２Ｇの位置に対応する範囲の堆積比が低いので、ガラス母材の長手方向に沿って、ガラス微粒子の堆積量が均一でない。
【００６８】
そのため、実施例２では、ガス流量制御部５２Ｃ及び５２Ｇが有する流量調整器７４Ｃ〜８６Ｃ及び７４Ｇ〜８６Ｇを調整することにより、左から３番目のバーナ２２Ｃ及び７番目のバーナ２２Ｇに対する原料ガス供給量を増加した。そのため、矢印で示すバーナ２２Ｃ及び２２Ｇの位置において比較すると、実施例２の堆積比が、参考例の堆積比と比べて増加したことが分かる。すなわち、バーナ２２Ｃ及び２２Ｇの位置に対応する範囲では、実施例２のガラス微粒子の堆積量が、参考例のガラス微粒子の堆積量と比べて増加したことが分かる。バーナ２２Ｃ及び２２Ｇのガラス微粒子の堆積量が増加したので、実施例２の堆積比分布は、参考例の堆積比分布に比べガラス母材の長手方向に均一となった。
【００６９】
図８は、参考例の堆積比と実施例２の堆積比との変化率を示す。すなわち、図８は、実施例２の部分的な堆積比の増加が参考例の堆積比に対してどの程度増えたのかを示す。堆積比の変化率を得るために、バーナ２２Ａ〜２２Ｊのそれぞれの位置に対応させて実施例２の堆積比が、参考例の堆積比に対して変化した比率を求めた。図８に示すように３番目のバーナ２２Ｃ及び７番目のバーナ２２Ｇに対応する矢印で示した箇所の変化率が高くなった。
【００７０】
図９は、実施例３及び参考例の各堆積比の変化を示す。図９のうち四角のポイントで示された線は、実施例３で製造されたガラス母材をプリフォームアナライザ１００で測定することにより得られた堆積比分布を示す。一方、三角のポイントで示された線は、参考例で製造されたガラス母材をプリフォームアナライザ１００で測定することにより得られた堆積比分布を示す。実施例３は、実施例２の結果に基づいて、各バーナ２２Ａ〜２２Ｇへの原料ガス供給量が調整された。そのため、図９に示すように、実施例３の堆積比分布は、ガラス母材の長手方向に対して実質的に均一となった。
【００７１】
図１０は、実施例３の堆積比と参考例の堆積比との変化率を示す。すなわち、図１０は、実施例３の部分的な堆積比の増加が参考例の堆積比に対してどの程度増えたのかを示す。上記堆積比の変化率を得るために、バーナ２２Ａ〜２２Ｊのそれぞれの位置に対応させて実施例３の堆積比が、参考例の堆積比に対して変化した比率を求めた。図１０に示すようにバーナ２２Ｃ及びバーナ２２Ｇを中心として実施例３の各バーナ２２Ａ〜２２Ｊの変化率が増加したことが分かる。
【００７２】
以上説明した参考例、実施例２、及び実施例３を、図６のフローチャートに対応させると、参考例は、第１バッチの堆積（Ｓ１０）及び第１バッチのガラス化（Ｓ１２）によって第１バッチのガラス母材を製造することに対応する。更に、実施例２は、第１バッチのガラス母材の外径及びコア径の測定（Ｓ１４）、補正値算出（Ｓ１６）、第２バッチの堆積（Ｓ１８）、及び第２バッチのガラス化（Ｓ２０）によって第２バッチのガラス母材を製造することに対応する。更に、実施例３は、第２バッチのガラス母材の外径及びコア径測定（Ｓ２２）、補正値算出（Ｓ２４）、第３バッチの堆積（Ｓ２６）、及び第３バッチのガラス化（Ｓ２８）によって第３バッチのガラス母材を製造することに対応する。
【００７３】
したがって、参考例、実施例２、及び実施例３と補正値を調整するたびに図７及び図９に示すようにガラス微粒子の堆積比分布がより均一となることが分かる。したがって、図４から図６に示す本実施形態によって、堆積比分布が均一のガラス母材を製造することができる。
【００７４】
以上、本発明を実施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形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることができる。そのような変更また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。
【００７５】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば堆積比分布が均一のガラス母材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のガラス母材製造装置の構成を示す。
【図２】全域トラバース法によるバーナ２２Ａ〜２２Ｄのガラス微粒子の堆積量を示す。
【図３】部分トラバース法によるバーナ２２Ａ〜２２Ｆのガラス微粒子の堆積量を示す。
【図４】本発明のガラス母材製造装置２００の一実施形態を示す。
【図５】バーナ２２Ａ〜２２Ｅの往復移動による軌跡を示す。
【図６】図４に示したガラス母材製造装置２００を用いたガラス母材を製造する工程を示す。
【図７】実施例１及び実施例２の各堆積比の変化を示す。
【図８】実施例１の堆積比と実施例２の堆積比との変化率を示す。
【図９】実施例３及び実施例１の各堆積比の変化を示す。
【図１０】実施例３の堆積比と実施例１の堆積比との変化率を示す。
【符号の説明】
２・・・出発母材、１０・・・堆積体、１２・・・チャック、１４、２０、１１８・・・モータ、１５・・・台、１６・・・第１の移動軸、１８・・・第２の移動軸、２２・・・バーナ、４８・・・第１の移動機構、５０・・・第２の移動機構、５２・・・ガス流量制御部、７４、７６、７８、８０、８２、８４、８６・・・流量調節器、８８・・・原料ガス供給源、１００・・・プリフォームアナライザ
１０２・・・制御部、２００・・・ガラス母材製造装置、２１０・・・反応容器
Claims (18)
- 光ファイバの原材料として使用されるガラス母材を製造する装置であって、
前記ガラス母材の出発母材の長手方向に沿って前記出発母材の全体の長さに対して一部の区間を往復しながら前記出発母材にガラス微粒子を堆積することによって前記ガラス母材の母材となる堆積体を形成する、前記出発母材の長手方向に沿って一列に所定の間隔で配列された複数のバーナと、
前記複数のバーナのそれぞれに少なくとも１つが接続された、前記ガラス微粒子の原料ガスを前記複数のバーナへ供給する流量を調節する流量調節器と、
複数の前記流量調節器のそれぞれに接続された、前記複数の流量調節器のそれぞれを個別に制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
基本の流量の前記原料ガスを、前記複数のバーナに供給するように前記複数の流量調節器を制御する第１の制御手段と、
前記基本の流量に対して前記複数のバーナのそれぞれについて算出された前記複数のバーナのそれぞれに供給される前記原料ガスの流量の補正値に応じて前記複数の流量調節器のそれぞれを制御する第２の制御手段とを有し、
前記第２の制御手段が、前記複数のバーナによって実際に堆積された前記堆積体を透明ガラス化した前記ガラス母材の堆積比に基づいて前記複数の流量調節器のそれぞれについて前記補正値を算出する
ことを特徴とするガラス母材製造装置。 - 前記第２の制御手段が、前記複数のバーナのそれぞれの位置に対応する、前記第１の制御手段を用いて前記流量調節器を制御することによって形成した前記堆積体を透明ガラス化した第１のガラス母材の堆積比と、前記第１の制御手段及び前記第２の制御手段を用いて前記流量調節器を制御することによって形成した前記堆積体を透明ガラス化した第２のガラス母材の堆積比との比率に応じて前記複数の流量調節器のそれぞれについて前記補正値を調整することを特徴とする請求項１に記載のガラス母材製造装置。
- 前記制御部が、前記ガラス母材の外径及びコア径を測定するプリフォームアナライザに接続されたことを特徴とする請求項１または２に記載のガラス母材製造装置。
- 前記第２の制御手段が、前記基本の流量の５０％以下となるように前記補正値を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス母材製造装置。
- 前記複数のバーナへ供給する前記原料ガスの量が時間の経過に伴って変化するように前記第１の制御手段が、前記流量調節器を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス母材製造装置。
- １つのバーナに対して複数の前記流量調節器が接続されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラス母材製造装置。
- 前記複数の流量調節器が、異なった種類の前記原料ガスの流量をそれぞれ制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラス母材製造装置。
- 前記出発母材の長手方向に沿って前記複数のバーナを第１の周期で往復させる第１の移動機構と、
前記第１の移動機構を前記第１の周期より長い第２の周期で往復させる第２の移動機構とを更に備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のガラス母材製造装置。 - 光ファイバの原材料として使用されるガラス母材を製造する方法であって、
前記ガラス母材の出発母材の長手方向に沿って複数のバーナを、前記出発母材の全体の長さに対して一部の区間を往復させながら前記複数のバーナからガラス微粒子を前記出発母材に噴出することで前記出発母材に前記ガラス微粒子を堆積する堆積ステップと、
前記ガラス微粒子の原料ガスを前記複数のバーナへ供給する流量を、前記複数のバーナのそれぞれについて個別に制御する流量制御ステップとを備え、
前記堆積ステップにおいて堆積された前記ガラス微粒子の堆積体を透明ガラス化することによりガラス母材を生成するガラス化ステップを更に備え、
前記流量制御ステップが、前記ガラス化ステップにおいて生成された前記ガラス母材の堆積比に基づいて前記原料ガスの流量を前記複数のバーナのそれぞれについて個別に制御する
ことを特徴とするガラス母材製造方法。 - 前記堆積ステップが、基本の流量の前記原料ガスを、前記複数のバーナに供給することにより前記ガラス微粒子を前記出発母材に堆積して第１バッチの堆積体を生成する第１バッチの堆積ステップを有し、
前記ガラス化ステップが、前記第１バッチの堆積体を透明ガラス化して第１バッチのガラス母材を生成する第１バッチのガラス化ステップを有し、
前記第１バッチのガラス化ステップによって生成された前記第１バッチのガラス母材の堆積比に基づいて前記基本の流量に対する前記複数のバーナに供給する前記原料ガスの流量の補正値を、前記複数のバーナのそれぞれについて算出する補正値算出ステップを更に備えたことを特徴とする請求項９に記載のガラス母材製造方法。 - 前記堆積ステップが、前記補正値算出ステップにおいて算出された前記補正値を前記基本の流量に対して補正した値に従って、前記原料ガスを前記複数のバーナにそれぞれ供給することにより前記ガラス微粒子を前記出発母材に堆積して第２バッチの堆積体を生成する第２バッチの堆積ステップを更に有することを特徴とする請求項１０に記載のガラス母材製造方法。
- 前記流量制御ステップが、
前記第１バッチの堆積ステップにおいて前記基本の流量の前記原料ガスを、前記複数のバーナに供給するように前記原料ガスの流量を制御する第１バッチの制御ステップと、
前記第２バッチの堆積ステップにおいて前記基本の流量に対して前記補正値を補正した値に従って前記複数のバーナのそれぞれに供給する前記原料ガスの流量を、それぞれ個別に制御する第２バッチの制御ステップとを有することを特徴とする請求項１１に記載のガラス母材製造方法。 - 前記補正値算出ステップが、前記第１バッチのガラス化ステップにより生成された前記第１バッチのガラス母材の堆積比に基づいて前記複数のバーナのそれぞれについて前記補正値を算出することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のガラス母材製造方法。
- 前記ガラス化ステップが、前記第２バッチの堆積ステップにより生成された前記第２バッチの堆積体を透明ガラス化して第２バッチのガラス母材を生成する第２バッチのガラス化ステップを更に有し、
前記複数のバーナのそれぞれの位置に対応する、前記第１バッチのガラス化ステップにおいて生成された前記第１バッチのガラス母材の堆積比と、前記第２バッチのガラス化ステップにおいて生成された前記第２バッチのガラス母材の堆積比との比率に基づいて前記複数のバーナのそれぞれについて前記補正値を算出する補正値算出ステップを更に備えたことを特徴とする請求項１１または１２に記載のガラス母材製造方法。 - 前記堆積ステップが、前記補正値算出ステップにおいて算出された前記補正値を前記基本の流量に対して補正した値に基づいて、前記原料ガスを前記複数のバーナにそれぞれ供給することにより前記ガラス微粒子を前記出発母材に堆積して第３バッチの堆積体を生成する第３バッチの堆積ステップを更に有し、
前記流量制御ステップが、前記算出された前記補正値を前記基本の流量に対して補正した値に基づいて前記複数のバーナのそれぞれに供給する前記原料ガスの流量をそれぞれ個別に制御する第３バッチの制御ステップを更に有し、
前記ガラス化ステップが、前記第３バッチの堆積ステップにより生成された前記第３バッチの堆積体を透明ガラス化して第３バッチのガラス母材を生成する第３バッチのガラス化ステップを更に有することを特徴とする請求項１１または１２に記載のガラス母材製造方法。 - 前記補正値算出ステップが、前記基本の流量の５０％以下となるように前記補正値を算出することを特徴とする請求項１０から１５のいずれか１項に記載のガラス母材製造方法。
- 前記第１バッチの制御ステップが、前記複数のバーナへ供給する前記原料ガスの流量が時間の経過に伴って変化するように制御することを特徴とする請求項１２に記載のガラス母材製造方法。
- 前記第１バッチの堆積ステップ及び前記第２バッチの堆積ステップが、１つのバーナに対して複数の種類の前記原料ガスを供給し、
前記第１バッチの制御ステップ及び前記第２バッチの制御ステップが、前記複数の種類の原料ガスのそれぞれの流量を個別に制御することを特徴とする請求項１２に記載のガラス母材製造方法。
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