JP5830968B2 - ガラス母材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、バーナで生成したガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子堆積体を形成する工程を含むガラス母材の製造方法に関する。

バーナからガラス原料ガス及び燃焼ガスを含むガスを噴き出し、ガラス微粒子を生成して、ガラス微粒子を出発材に堆積させてガラス微粒子堆積体を製造する方法が知られている。例えば、石英系ガラスロッドの両端部にそれぞれ円柱状あるいは円筒状のダミー棒を予め溶着接続し、該ダミー棒の両側端部にはガラス微粒子を堆積せずに残し、且つ該ダミー棒の中程からは外径をテーパ状に且つ該石英ロッド外周には外径一定にガラス微粒子堆積体を形成してガラスロッド・ガラス微粒子堆積体複合体を合成する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−２４７８４号公報

ところで、ガラス微粒子堆積体を製造する際に用いられるダミー棒は、一般的にその一端に把持部を有しており、この把持部はガラス微粒子の堆積時やガラス微粒子堆積体の搬送時に、製造装置や搬送装置の把持機構によって把持される。特許文献１では、ダミー棒における把持部と堆積される部分とが接続される点が明確になっていないが、この把持部を含むダミー棒は、把持機構が把持可能なように複雑な形状に加工された高価なものである。そのため、ガラス微粒子堆積体を製造した後、透明化または透明化後に線引きすること等により把持機構で把持部を把持する必要が無くなった際、製品としては不要となるダミー棒をそのまま廃棄すると、ガラス微粒子堆積体の製造コストが嵩張り、不経済であった。

本発明の目的は、製造コストを抑えてガラス微粒子堆積体を製造することが可能なガラス母材の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決することのできる本発明のガラス母材の製造方法は、把持機構に支持したターゲットへバーナで生成されるガラス微粒子を吹き付けて堆積させるガラス微粒子堆積体製造工程を含むガラス母材の製造方法であって、
前記ガラス微粒子堆積体製造工程では、
前記把持機構に把持される把持棒部に前記ターゲットとなる種棒部を一体的に接合してダミー棒とし、
前記ダミー棒の前記把持棒部を前記把持機構に把持させ、
前記バーナの前記把持棒部側の端部を通る前記バーナの軸線と平行な延長線が、前記ダミー棒における前記把持棒部と前記種棒部との接合箇所よりも前記把持棒部側を通らないようにしながら、前記バーナで生成されるガラス微粒子を前記ターゲットへ吹き付けることを特徴とする。

本発明のガラス母材の製造方法において、前記ガラス微粒子堆積体製造工程では、
ガラスロッドの両端に前記ダミー棒を一体的に接合し、
前記両端側にそれぞれ配置された前記把持機構に、前記ダミー棒の前記把持棒部をそれぞれ把持させることにより前記ガラスロッドを支持させ、
前記ガラスロッドと前記種棒部とからなるターゲットに対して前記バーナで生成されるガラス微粒子を吹き付けてもよい。

本発明のガラス母材の製造方法において、前記ガラス微粒子堆積体製造工程より後に、
前記ダミー棒の前記把持棒部に付着したガラス微粒子を除去してから、前記ガラス微粒子堆積体を焼結することが好ましい。

本発明のガラス母材の製造方法において、前記ガラス微粒子堆積体製造工程より後に、
前記把持棒部を前記ダミー棒から切り離し、切り離した把持棒部を再度ガラス微粒子堆積体製造用の把持棒部として使用することが好ましい。

本発明によれば、ダミー棒における把持棒部へガラス微粒子が堆積されなくなる、もしくは容易に除去可能な少量の堆積量に抑えられるため、複雑な形状で高価な把持棒部を種棒部から切り離して再利用することができる。これにより、高価な把持棒部の購入費を削減できるため、ガラス微粒子堆積体の製造コストを低く抑制してガラス母材を製造することができる。

本発明に係るガラス母材の製造方法におけるガラス微粒子堆積体製造工程の一例を示すガラス微粒子堆積体の側面図である。 ダミー棒に対するバーナの位置関係を示す側面図である。 ガラス微粒子堆積体製造工程の後における工程を示す図であって、（ａ）はガラス微粒子堆積体の側面図、（ｂ）は取り外された把持棒部の側面図である。 実施形態に係るガラス微粒子堆積体製造工程の他の例を示すガラス微粒子堆積体の側面図である。 図４に示した例における、ダミー棒に対するバーナの位置関係を示す図であって、（ａ）は上端側における側面図、（ｂ）は下端側における側面図である。 図４に示した例における、ガラス微粒子堆積体製造工程の後における工程を示す図であって、（ａ）はガラス微粒子堆積体の側面図、（ｂ）は取り外された把持棒部の側面図である。

以下、本発明に係るガラス母材の製造方法の実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
まず、ＶＡＤ（Vapor Phase Axial Deposition）法によって、例えば、光ファイバの母材となるガラス微粒子堆積体を製造するガラス微粒子堆積体製造工程について説明する。
図１に示すように、ＶＡＤ法では、ダミー棒１１を把持機構１２によって支持し、このダミー棒１１のターゲットへバーナ１３からガラス微粒子を吹き付け、ガラス微粒子堆積体１５を製造する。バーナ１３は、ガラス原料ガスと可燃性ガス及び助燃性ガスとを噴出し、火炎加水分解反応によって生成されるガラス微粒子をダミー棒１１へ吹き付ける。

ダミー棒１１は、製造装置や搬送装置などの把持機構１２に把持される把持棒部２１と、ターゲットとなる種棒部２２とを有している。これらの把持棒部２１及び種棒部２２は、何れも石英ガラスから形成されており、把持棒部２１の下端部に、円柱状に形成された種棒部２２が溶着されて一体的に接合されている。把持棒部２１には、例えば上部にフランジ部２５が形成され、中間部に径方向へ貫通する支持孔２６が形成され、その下端部は種棒部２２との接合箇所へ向かって種棒部２２と同径となるようなテーパ形状となっている。

把持棒部２１を把持する把持機構１２は、軸回りに回転可能かつ上下方向へ昇降可能とされ、この把持機構１２は、把持棒部２１が挿入されて支持することが可能な筒状部を有している。

ガラス微粒子堆積体１５を製造するには、まず、把持棒部２１に種棒部２２を溶着して接合させたダミー棒１１を用意する。

次に、このダミー棒１１を、製造装置の把持機構１２に支持させる。把持機構１２の筒状部には、例えば把持棒部２１の支持孔２６に相当する位置に孔があけられており、ここに支持ピンを挿し込むか、もしくは把持棒部２１に設けられた上部のフランジ部２５を把持機構１２に入り込ませる、などにより把持棒部２１を支持すればよい。また、支持ピンとフランジ部２５の両方で支持してもよい。

その後、このダミー棒１１をターゲットとし、このダミー棒１１へ向かってバーナ１３からガラス原料ガスと可燃性ガス及び助燃性ガスとを噴出し、火炎加水分解反応によって生成されるガラス微粒子をダミー棒１１へ吹き付ける。そして、把持機構１２によってダミー棒１１を軸回りに回転させながら徐々に引き上げる。これにより、ダミー棒１１の軸方向にガラス微粒子が堆積されてガラス微粒子堆積体１５が形成される。

このとき、図２に示すように、バーナ１３における把持棒部２１側の端部Ａを通るバーナ１３の軸線Ｘと平行な延長線Ｂが、ダミー棒１１における把持棒部２１と種棒部２２との接合箇所Ｃよりも把持棒部２１側を通らないようにしながら、バーナ１３で生成されるガラス微粒子をターゲットであるダミー棒１１へ吹き付ける。すると、ガラス微粒子は、ダミー棒１１における把持棒部２１にはほとんど堆積されず、主に種棒部２２より下方に堆積されることとなる。なお、複数のバーナ１３でガラス微粒子を吹き付ける場合は、通常は複数のバーナから出る火炎が交わることは無いので、最も把持棒部２１側に配置されたバーナ１３、つまり、最上部のバーナ１３について、把持棒部２１側の端部Ａを通るバーナ１３の軸線Ｘと平行な延長線Ｂが、ダミー棒１１における把持棒部２１と種棒部２２との接合箇所Ｃよりも把持棒部２１側を通らないようにする。

このようにしてガラス微粒子堆積体１５を形成したら、ダミー棒１１を把持機構１２から外してガラス微粒子堆積体１５を製造装置から取り出す。

このようなガラス微粒子堆積体製造工程の後、製造したガラス微粒子堆積体１５に対して脱水及び焼結等の処理を施して透明化した後、または、透明化したガラス微粒子堆積体１５を母材として光ファイバを線引きした後など、把持棒部２１での把持が不要となったら、図３（ａ）に示すように、把持棒部２１と種棒部２２との接合箇所Ｃでダミー棒１１を切断し、図３（ｂ）に示すように、ダミー棒１１から把持棒部２１だけを切り離して取り外す。ダミー棒１１は、カッターまたは火炎溶断などで切断する。その後、取り外した把持棒部２１に再度種棒部２２を接合してダミー棒１１とし、このダミー棒１１を次のガラス微粒子堆積体１５の製造に用いる。

このように、上記実施形態に係るガラス母材の製造方法によれば、ガラス微粒子堆積体製造工程において、ダミー棒１１における把持棒部２１にはガラス微粒子がほとんど堆積しないか、もしくは堆積後に除去可能な程度の少量の堆積量に抑えられるため、複雑な形状で高価な把持棒部２１を種棒部２２から切り離して再利用することができる。これにより、ダミー棒１１の購入費を削減でき、ガラス微粒子堆積体１５の製造コストを低く抑制して経済的にガラス母材を製造することができる。

なお、ガラス微粒子堆積体製造工程において把持棒部２１に少量のガラス微粒子が堆積してしまった場合には、把持棒部２１に付着したガラス微粒子を除去してから、その後の工程（脱水や焼結など）を行うことが好ましい。把持棒部２１に付着したガラス微粒子を後の工程の前に予め除去しておくことにより、より良い状態で把持棒部２１を再利用することが可能となる。本実施形態によれば、把持棒部２１にガラス微粒子が堆積したとしてもその量は少量であるため、堆積後に簡単に除去することができる。なお、除去する方法としては、掃除機で吸い取る、エアを吹き付ける、刷毛で掃う、等が挙げられる。

次に、ＯＶＤ（Outside Vapor Phase Deposition）法によって、例えば、光ファイバの母材となるガラス微粒子堆積体を製造する場合について説明する。
図４に示すように、ＯＶＤ法では、ガラスロッド４１の両端にダミー棒１１を一体的に接合し、ガラスロッド４１の両端側にそれぞれ配置された把持機構１２に、ダミー棒１１の把持棒部２１をそれぞれ把持させることによりガラスロッド４１を支持させる。このガラスロッド４１は、光ファイバのコア及びクラッドの一部となるものである。
そして、このように支持させたガラスロッド４１及びダミー棒１１の種棒部２２からなるターゲットを、軸回りに回転させながら軸方向へ往復移動させる。この状態において、ターゲットに対してバーナ１３からガラス微粒子を吹き付け、ガラス微粒子堆積体１５を製造する。

このとき、図５（ａ）に示すように、ターゲットの上端側では、バーナ１３における把持棒部２１側の端部Ａを通るバーナ１３の軸線Ｘと平行な延長線Ｂが、ダミー棒１１における把持棒部２１と種棒部２２との接合箇所Ｃよりも把持棒部２１側を通らないようにする。また、同様に、図５（Ｂ）に示すように、ターゲットの下端側においても、バーナ１３における把持棒部２１側の端部Ａを通るバーナ１３の軸線Ｘと平行な延長線Ｂが、ダミー棒１１における把持棒部２１と種棒部２２との接合箇所Ｃよりも把持棒部２１側を通らないようにする。なお、複数のバーナ１３でガラス微粒子を吹き付ける場合は、最も上下の把持棒部２１側に配置されたバーナ１３、つまり、最上部及び最下部に配置されたバーナ１３について、把持棒部２１側の端部Ａを通るバーナ１３の軸線Ｘと平行な延長線Ｂが、ダミー棒１１における把持棒部２１と種棒部２２との接合箇所Ｃよりも把持棒部２１側を通らないようにする。

すると、ガラス微粒子は、ダミー棒１１における把持棒部２１にはほとんど堆積しないか、もしくは堆積後に除去可能な程度の少量の堆積量に抑えられ、ガラスロッド４１及び種棒部２２に堆積されることとなる。
このようにしてガラス微粒子堆積体１５を形成したら、それぞれのダミー棒１１を把持機構１２から外してガラス微粒子堆積体１５を製造装置から取り出す。

このようなガラス微粒子堆積体製造工程の後、製造したガラス微粒子堆積体１５に対して脱水及び焼結等の処理を施して透明化した後、または、透明化したガラス微粒子堆積体１５を母材として光ファイバを線引きした後など、把持棒部２１での把持が不要となったら、図６（ａ）に示すように、把持棒部２１と種棒部２２との接合箇所Ｃでダミー棒１１をカッター等によってそれぞれ切断し、図６（ｂ）に示すように、ダミー棒１１から把持棒部２１だけを取り外す。
その後、取り外したそれぞれの把持棒部２１に種棒部２２を接合してダミー棒１１とし、これらダミー棒１１を次のガラス微粒子堆積体１５の製造に用いる。

このように、このガラス母材の製造方法の場合も、ガラス微粒子堆積体製造工程において、ダミー棒１１における把持棒部２１へガラス微粒子がほとんど堆積しないか、もしくは堆積後に除去可能な程度の少量の堆積量に抑えられるため、複雑な形状で高価な把持棒部２１を種棒部２２から切り離して再利用することができる。特に、両端部にそれぞれダミー棒を用いる上記の製造方法では、ダミー棒１１の購入費をさらに削減することができ、ガラス微粒子堆積体１５の製造コストをさらに大幅に低減させて経済的にガラス母材を製造することができる。

１１：ダミー棒、１２：把持機構、１３：バーナ、１５：ガラス微粒子堆積体、２１：把持棒部、２２：種棒部（ターゲット）、４１：ガラスロッド（ターゲット）、Ａ：端部、Ｂ：延長線、Ｃ：接合箇所、Ｘ：軸線

Claims (4)

1. 把持機構に支持したターゲットへバーナで生成されるガラス微粒子を吹き付けて堆積させるガラス微粒子堆積体製造工程を含むガラス母材の製造方法であって、
   前記ガラス微粒子堆積体製造工程では、
   前記把持機構に把持される把持棒部に前記ターゲットとなる種棒部を一体的に接合してダミー棒とし、
   前記ダミー棒の前記把持棒部を前記把持機構に把持させ、
   前記バーナの前記把持棒部側の端部を通る前記バーナの軸線と平行な延長線が、前記ダミー棒における前記把持棒部と前記種棒部との接合箇所よりも前記把持棒部側を通らないようにしながら、前記バーナで生成されるガラス微粒子を前記ターゲットへ吹き付けることを特徴とするガラス母材の製造方法。
2. 請求項１に記載のガラス母材の製造方法であって、
   前記ガラス微粒子堆積体製造工程では、
   ガラスロッドの両端に前記ダミー棒を一体的に接合し、
   前記両端側にそれぞれ配置された前記把持機構に、前記ダミー棒の前記把持棒部をそれぞれ把持させることにより前記ガラスロッドを支持させ、
   前記ガラスロッドと前記種棒部とからなるターゲットに対して前記バーナで生成されるガラス微粒子を吹き付けることを特徴とするガラス母材の製造方法。
3. 請求項１または２に記載のガラス母材の製造方法であって、
   前記ガラス微粒子堆積体製造工程より後に、
   前記ダミー棒の前記把持棒部に付着したガラス微粒子を除去してから、前記ガラス微粒子堆積体を焼結することを特徴とするガラス母材の製造方法。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載のガラス母材の製造方法であって、
   前記ガラス微粒子堆積体製造工程より後に、
   前記把持棒部を前記ダミー棒から切り離し、切り離した把持棒部を再度ガラス微粒子堆積体製造用の把持棒部として使用することを特徴とするガラス母材の製造方法。

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