JP2021143115A - 光ファイバ母材の製造装置及び光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高品質の光ファイバ母材を高い効率で製造することができる光ファイバ母材の製造装置及び光ファイバ母材の製造方法を提供する。【解決手段】光ファイバ母材の製造装置は、ブランクロッドの中心軸を回転軸としてブランクロッドを回転可能に把持し、第１の可動範囲においてブランクロッドの中心軸に沿った移動方向に移動可能な把持部と、ブランクロッドに堆積するガラス粒子を生成するための火炎を形成し、移動方向における長さが第１の可動範囲よりも短い第２の可動範囲において定位置から移動方向に移動可能な複数のバーナーと、把持部及び複数のバーナーを制御する制御部とを有し、制御部は、把持部によりブランクロッドを回転させながら、火炎を形成した複数のバーナーを停止させつつ把持部を移動させ、把持部を停止させつつ火炎を形成した複数のバーナーを移動させる。【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバ母材の製造装置及び光ファイバ母材の製造方法に関する。

特許文献１には、回転する出発ロッドに対向するように配置されたバーナーアレイを出発ロッドと平行に往復運動させながらバーナーで合成されるガラス微粒子を出発ロッドの表面に堆積させるガラス微粒子堆積体の製造方法が記載されている。また、特許文献１に記載の製造方法は、堆積を行う方向に移動している第１のバーナーアレイのバーナーのうち出発ロッドの堆積開始位置にきたバーナーから順次原料の供給を開始し、出発ロッドの堆積終了位置にきたバーナーから順次原料の供給を停止する。さらに、特許文献１に記載の製造方法は、全てのバーナーへの原料供給が停止したバーナーアレイを、移動方向を反転させてバーナーへの原料の供給を開始する前の位置に戻し、ガラス微粒子の堆積を行う操作を繰り返す。

特許文献２には、コアロッドの両端部にダミーロッドを溶着した出発部材を軸周りに回転させつつ、出発部材とバーナーを相対往復移動させて、出発部材の表面にガラス微粒子を堆積させ光ファイバ母材を製造する方法が記載されている。特許文献２に記載の製造方法は、バーナーを相対往復移動させる相対往復移動軸を出発部材と平行に２軸以上配置し、各移動軸にバーナーを出発部材に向けて装着し、出発部材端でのバーナーの折り返し移動（トラバース）毎に各移動軸のバーナーの移動速度を変化させる。

特許第３５２１８６５号公報 特許第６２４５６４８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の製造方法では、バーナーへの原料の供給の開始及び停止が繰り返されるため、バーナーへの原料の供給が不安定である。この結果、特許文献１に記載の製造方法では、高品質のガラス微粒子堆積体を製造することは困難である。

また、特許文献２に記載の製造方法では、折り返し移動が行われるバーナーに対して均一な排気が困難であるため、高品質の光ファイバ母材を製造することは困難である。特に大型の光ファイバ母材を高速に製造する場合、特許文献２に記載の製造方法では、均一な排気の困難性により高品質の光ファイバ母材を製造することは困難である。

本発明の目的は、上述した課題を鑑み、高品質の光ファイバ母材を高い効率で製造することができる光ファイバ母材の製造装置及び光ファイバ母材の製造方法を提供することにある。

本発明の一観点によれば、ブランクロッドの中心軸を回転軸として前記ブランクロッドを回転可能に把持し、第１の可動範囲において前記ブランクロッドの中心軸に沿った移動方向に移動可能な把持部と、前記ブランクロッドに堆積するガラス粒子を生成するための火炎を形成し、前記移動方向における長さが前記第１の可動範囲よりも短い第２の可動範囲において定位置から前記移動方向に移動可能な複数のバーナーと、前記把持部及び前記複数のバーナーを制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記把持部により前記ブランクロッドを回転させながら、前記火炎を形成した前記複数のバーナーを停止させつつ前記把持部を移動させ、前記把持部を停止させつつ前記火炎を形成した前記複数のバーナーを移動させることを特徴とする光ファイバ母材の製造装置が提供される。

本発明の他の観点によれば、ブランクロッドの中心軸を回転軸として前記ブランクロッドを回転可能に把持し、第１の可動範囲において前記ブランクロッドの中心軸に沿った移動方向に移動可能な把持部と、前記ブランクロッドに堆積するガラス粒子を生成するための火炎を形成し、前記移動方向における長さが前記第１の可動範囲よりも短い第２の可動範囲において定位置から前記移動方向に移動可能な複数のバーナーとを有する光ファイバ母材の製造装置を用いた光ファイバ母材の製造方法であって、前記把持部により前記ブランクロッドを回転させながら、前記火炎を形成した前記複数のバーナーを停止させつつ前記把持部を移動させ、前記把持部を停止させつつ前記火炎を形成した前記複数のバーナーを移動させて、前記ブランクロッドに前記ガラス微粒子を堆積させることを特徴とする光ファイバ母材の製造方法が提供される。

本発明によれば、高品質の光ファイバ母材を高い効率で製造することができる。

図１は、本発明の一実施形態による光ファイバ母材の製造装置を示す概略図である。 図２は、本発明の一実施形態による光ファイバ母材の製造方法を示す概略図（その１）である。 図３は、本発明の一実施形態による光ファイバ母材の製造方法を示す概略図（その２）である。 図４は、本発明の一実施形態による光ファイバ母材の製造方法を示す概略図（その３）である。 図５は、本発明の一実施形態による光ファイバ母材の製造方法を示す概略図（その４）である。 図６は、第１の参考例による光ファイバ母材の製造装置を示す概略図である。 図７は、第２の参考例による光ファイバ母材の製造装置を示す概略図である。

［一実施形態］
本発明の一実施形態による光ファイバ母材の製造装置及び光ファイバ母材の製造方法について図１乃至図７を用いて説明する。

ここで、以下の説明において用いる方向を定義する。まず、水平方向に沿った方向をＸ方向とする。また、Ｘ方向と直交する方向である鉛直方向に沿った方向をＺ方向とする。また、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向に沿った方向をＹ方向とする。また、Ｘ方向のうち、一方の方向を＋Ｘ方向、＋Ｘ方向とは逆の他方の方向を−Ｘ方向とする。なお、Ｘ方向は、必ずしも水平方向に沿った方向である必要はないが、その場合もＸ方向を基準に同様に、Ｘ方向と直交する方向に沿った方向をＺ方向、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向に沿った方向をＹ方向として定めることができる。また、Ｘ方向、Ｙ方向及びＸ方向は、必ずしも互いに直交する方向に限定されるものではなく、互いに交差する方向として定義することもできる。

まず、本実施形態による光ファイバ母材の製造装置の構成について図１を用いて説明する。図１は、本実施形態による光ファイバ母材の製造装置を示す概略図である。図１（ａ）は、＋Ｙ方向に見た光ファイバ母材の製造装置を示す概略図である。図１（ｂ）は、−Ｘ方向に見た光ファイバ母材の製造装置を示す概略図である。

本実施形態による光ファイバ母材の製造装置は、例えばＯＶＤ（Outside Vapor Deposition）法により光ファイバ母材を製造する製造装置である。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、本実施形態による光ファイバ母材の製造装置１０は、装置ベース１２と、ブランクロッド１４を把持する把持部１６ａ、１６ｂとを有している。また、光ファイバ母材の製造装置１０は、バーナー台１８と、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、排気フード２２と、制御装置２４とを有している。なお、本実施形態では、３つのバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃが設置されたバーナー数ｎが３の場合を例に説明するが、バーナー数ｎは２以上の複数であれば特に限定されるものではない。

装置ベース１２は、把持部１６ａ、１６ｂ及びバーナー台１８を支持する支持部として機能する。装置ベース１２は、後述するように所定の可動範囲において把持部１６ａ、１６ｂがＸ方向に移動できるように把持部１６ａ、１６ｂを支持する。また、装置ベース１２は、装置ベース１２の中央位置においてバーナー台１８を支持する。装置ベース１２は、特に限定されるものではないが、例えば、把持部１６ａ、１６ｂ及びバーナー台１８をあわせて又は個別に支持する台状、板状、枠状の構造体である。

ブランクロッド１４は、光ファイバ母材を形成するための円柱棒状の芯材である。ブランクロッド１４の外周面には、後述するように複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃにより生成されたスートと呼ばれる例えば石英ガラスのガラス微粒子が堆積して、ガラス微粒子の堆積体からなる多孔質の光ファイバ母材が形成される。堆積するガラス微粒子は、特に限定されるものではなく、製造条件によって変わりうるが、例えば、粒径０．０１μｍ〜数μｍのガラス粒子である。

把持部１６ａ、１６ｂは、ブランクロッド１４の中心軸を回転軸としてブランクロッド１４を回転可能に把持する。把持部１６ａ、１６ｂは、Ｘ方向においてブランクロッド１４を把持可能な間隔を空けて設置されている。把持部１６ａはブランクロッド１４の一端を、把持部１６ｂはブランクロッド１４の他端を回転可能に把持する。これにより、把持部１６ａ、１６ｂは、ブランクロッド１４の中心軸がＸ方向に沿うように把持するとともに、ブランクロッド１４の中心軸を回転軸としてブランクロッド１４を回転可能に把持する。

また、把持部１６ａ、１６ｂは、制御装置２４による制御に従って、ブランクロッド１４の中心軸を回転軸としてブランクロッド１４を回転させるように構成されている。把持部１６ａ、１６ｂは、制御装置２４による制御に従って、ブランクロッド１４を回転させる回転速度を変更することができる。

また、把持部１６ａ、１６ｂは、制御装置２４による制御に従って、所定の可動範囲においてブランクロッド１４の中心軸に沿った移動方向であるＸ方向に移動可能に構成されている。具体的には、把持部１６ａ、１６ｂは、制御装置２４による制御に従って、装置ベース１２上における所定の可動範囲において＋Ｘ方向への移動と−Ｘ方向への移動とを交互に繰り返すことができるように構成されている。把持部１６ａ、１６ｂは、制御装置２４による制御に従って、＋Ｘ方向及び−Ｘ方向への移動における移動速度及び移動方向を変更することができる。把持部１６ａ、１６ｂの移動機構は、特に限定されるものではないが、例えば、リニアモータ、ボールねじ等による移動機構である。

把持部１６ａ、１６ｂが＋Ｘ方向及び−Ｘ方向への移動を交互に繰り返す可動範囲のＸ方向における長さである可動範囲長は、それぞれＬ０である。把持部１６ａ、１６ｂの可動範囲長Ｌ０は、後述のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃの可動範囲長Ｌ１よりも長く設定されている。

バーナー台１８は、把持部１６ａ、１６ｂにより把持されたブランクロッド１４に対して一方の側である下側に位置するように装置ベース１２の中央位置に固定されて設置されている。バーナー台１８は、後述するように所定の可動範囲において複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃが移動できるようにバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃを支持する。

複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、制御装置２４による制御に従って、所定の可動範囲においてブランクロッド１４の中心軸に沿った移動方向であるＸ方向にそれぞれの定位置から移動可能に構成されている。具体的には、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、制御装置２４による制御に従って、バーナー台１８上における所定の可動範囲において＋Ｘ方向への移動と−Ｘ方向への移動とを交互に繰り返すことができるように構成されている。

複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、バーナー台１８のＸ方向における一端から他端の間においてＸ方向及びＹ方向のそれぞれにおいて等間隔にＸ方向に対して斜めに並ぶように設定された複数の位置をそれぞれの定位置として設置されている。これにより、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、それらの移動方向であるＸ方向に対して交差する方向であるＹ方向にずらされて設置されている。このように複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃの定位置がＸ方向に対して斜めに並んでいるため、各バーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、互いに干渉することなく、＋Ｘ方向及び−Ｘ方向に移動することができるようになっている。複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、制御装置２４による制御に従って、＋Ｘ方向及び−Ｘ方向への移動における移動速度及び移動方向を変更することができる。複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃの移動機構は、特に限定されるものではないが、例えば、リニアモータ、ボールねじ等による移動機構である。

複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃが＋Ｘ方向及び−Ｘ方向への移動を交互に繰り返す可動範囲は、Ｘ方向におけるバーナー台１８の一端に位置する最外端のバーナー２０ａの定位置と他端に位置する最外端のバーナー２０ｃの定位置との間の範囲である。複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃの可動範囲のＸ方向における長さである可動範囲長Ｌ１は、把持部１６ａ、１６ｂの可動範囲長Ｌ０よりも短く設定されている。なお、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃの可動範囲長Ｌ１は、Ｘ方向におけるバーナー台１８の一端に位置する一方の最外端のバーナー２０ａの定位置と他端に位置する他方の最外端のバーナー２０ｃの定位置との間の距離Ｌ３に一致する。

各バーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、ブランクロッド１４に向けて、ガラス微粒子を生成するための火炎を噴出口から形成する。各バーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、Ｘ方向及びＹ方向において、互いに隣接するバーナーの定位置の間の距離よりも小さい幅の火炎を形成することが好ましい。図１（ａ）に示す場合、Ｘ方向におけるバーナー台１８の一端に位置する一方の最外端のバーナー２０ａの定位置と他端に位置する他方の最外端のバーナー２０ｃの定位置との間の距離は、Ｌ３である。距離Ｌ３を用いると、Ｘ方向において互いに隣接するバーナーの定位置の間の距離は、Ｌ３×（１／２）と表される。したがって、この場合、Ｘ方向における火炎の幅Ｌ２は、Ｌ２＜Ｌ３×（１／２）を満足することが好ましい。バーナー数がｎの場合に一般化すると、火炎の幅Ｌ２は、Ｌ２＜Ｌ３×｛１／（ｎ−１）｝を満足することが好ましい。火炎の幅Ｌ２がこのような関係を満足することにより、各バーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃにより形成される火炎の相互の干渉を回避してガラス微粒子の堆積効率を向上することができる。Ｙ方向においても、火炎の幅は、Ｘ方向における関係と同様の関係を満足することが好ましい。

なお、火炎の幅は、例えば、各バーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃの火炎の噴出口において同心円状に多層に形成された火炎形成用ガスの噴出ノズルのうち、最外層の噴出ノズルの直径と同視することができる。火炎形成用ガスは、例えば、水素等の燃焼性ガス、酸素等の助燃性ガスを含んでいる。

Ｘ方向におけるバーナー台１８の一端に位置する一方の最外端のバーナー２０ａの定位置と他端に位置する他方の最外端のバーナー２０ｃの定位置との間の距離Ｌ３は、ブランクロッド１４の長さＬ４に対して、Ｌ３＜Ｌ４×（１／２）を満足することが好ましい。これとは逆のＬ３＞Ｌ４×（１／２）の場合、距離Ｌ３の距離を空けて位置するバーナー２０ａ、２０ｃを含む領域に対向するように排気フード２２が設置されるため、ブランクロッド１４の中央部は、排気フード２２を含む排気機構による排気に常に曝される。このため、ブランクロッド１４の中央部では、表面温度が低下してガラス微粒子の堆積状態が周囲とは異なるものとなる結果、光ファイバ母材の外径が不均一になりうる。距離Ｌ３がＬ３＜Ｌ４×（１／２）を満足することにより、このような外径の不均一化を回避することができる。なお、距離Ｌ３は複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃの可動範囲長Ｌ１と一致するため、可動範囲長Ｌ１もＬ３と同様の関係を満足しうる。

複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、噴出口から火炎を形成してその火炎中に原料ガスを導入するため、火炎形成用ガス及び原料ガスを含む複数種のガスが供給されるようになっている。複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃに供給される複数種のガスは、例えば、水素ガス、酸素ガス、アルゴンガス、原料ガス等である。原料ガスには、四塩化ケイ素等が含まれる。キャリアガス等としてアルゴンガスが適宜用いられる。各バーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃにおいて、水素ガス及び酸素ガスの燃焼により酸水素火炎が形成されるとともに、その酸水素火炎中に原料ガスが導入される。火炎に導入された原料ガスが火炎加水分解を受けることにより、ガラス微粒子が生成されてブランクロッド１４の外周面に堆積する。

複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、それぞれの火炎の噴出口がブランクロッド１４の中心軸を向くようにＹ方向における位置に応じて適宜傾斜されてバーナー台１８上に設置されている。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す場合、ブランクロッド１４に対して斜め下に位置するバーナー２０ａ、２０ｃは、それぞれ噴出口がブランクロッド１４の中心軸を向くように傾斜されて設置されている。一方、ブランクロッド１４に対して直下に位置するバーナー２０ｂは、噴出口が直上に位置するブランクロッド１４の中心軸を向くように傾斜されることなく設置されている。各バーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃとブランクロッド１４との間の距離は、各バーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃにより生成されたガラス微粒子がブランクロッド１４に堆積可能な距離に設定されている。

排気フード２２は、ブランクロッド１４を介してバーナー台１８における複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃの可動範囲を含む領域に対向するようにバーナー台１８の側を向いて設置されている。排気フード２２には、不図示の排風機が接続されている。排気フード２２は、排風機とともに、バーナー台１８における複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃの可動範囲を含む領域と排気フード２２との間の空間の気体を排気する排気機構として機能する。排気フード２２は、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃにより生成されたガラス微粒子のうちの余分なものを含む気体を排気して、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃの火炎を安定化させることができる。

制御装置２４は、ブランクロッド１４へガラス微粒子を堆積して光ファイバ母材を製造する間、光ファイバ母材の製造装置１０の各部の管理及び制御を行う制御部として機能する情報処理装置である。制御装置２４は、種々の演算、制御、判別等の処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）（図示せず）を有している。また、制御装置２４は、ＣＰＵによって実行される様々な制御プログラム、ＣＰＵが参照するデータベース等を格納する記憶装置（図示せず）を有している。また、制御装置２４は、ＣＰＵが処理しているデータ、入力データ等を一時的に格納するＲＡＭ（Random Access Memory）（図示せず）を有している。

なお、制御装置２４は、特に限定されるものではないが、パーソナルコンピュータ等の汎用のコンピュータ装置により構成することもできるし、光ファイバ母材の製造装置１０に専用のコンピュータ装置により構成することもできる。また、制御装置２４の各機能は、単一のコンピュータ装置により実現することもできるし、複数台のコンピュータ装置により実現することもできる。

制御装置２４は、例えば、把持部１６ａ、１６ｂ、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び排気フード２２を含む排気機構と通信可能に接続されている。これにより、制御装置２４は、光ファイバ母材の製造装置１０における把持部１６ａ、１６ｂ、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、排気フード２２を含む排気機構等の各部を制御することが可能になっている。

また、制御装置２４は、把持部１６ａ、１６ｂを制御して、把持部１６ａ、１６ｂによるブランクロッド１４の回転速度を制御することができる。さらに、制御装置２４は、把持部１６ａ、１６ｂによりブランクロッド１４を回転させながら、以下のように把持部１６ａ、１６ｂ及び火炎を形成した複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃの移動を制御することができる。

制御装置２４は、把持部１６ａ、１６ｂの移動及び複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃの移動を制御することができる。すなわち、制御装置２４は、把持部１６ａ、１６ｂを制御して、把持部１６ａ、１６ｂの移動速度及び移動方向を制御することができる。また、制御装置２４は、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃの移動速度及び移動方向を制御することができる。

また、制御装置２４は、把持部１６ａ、１６ｂ及び複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃのうちのいずれか一方を停止させつつ他方を移動させるように両者を移動させるタイミングを制御することができる。つまり、制御装置２４は、把持部１６ａ、１６ｂと複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃとを同時に移動させないように両者を移動させるタイミングを制御することができる。具体的には、制御装置２４は、把持部１６ａ、１６ｂを移動させる間、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃを停止させた状態を維持する。また、制御装置２４は、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃを移動させる間、把持部１６ａ、１６ｂを停止させた状態を維持する。

このように、制御装置２４は、把持部１６ａ、１６ｂによりブランクロッド１４を回転させながら、火炎を形成した複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃを停止させつつ把持部１６ａ、１６ｂを移動させることができる。また、制御装置２４は、把持部１６ａ、１６ｂによりブランクロッド１４を回転させながら、把持部１６ａ、１６ｂを停止させつつ火炎を形成した複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃを移動させることができる。

さらに、制御装置２４は、把持部１６ａ、１６ｂの移動と複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃとを交互に繰り返すように両者を移動させるタイミングを制御することができる。

また、制御装置２４は、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃを制御して、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃに供給される各種ガスの流量等を制御しつつ、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃによるガラス微粒子の生成を制御することができる。また、制御装置２４は、排気フード２２を含む排気機構による排気を制御することができる。

こうして、本実施形態による光ファイバ母材の製造装置１０が構成されている。

次に、本実施形態による光ファイバ母材の製造装置１０による光ファイバ母材の製造方法についてさらに図２乃至図５を用いて説明する。図２乃至図５は、本実施形態による光ファイバ母材の製造方法を示す概略図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）、図３（ａ）及び図３（ｂ）、図４（ａ）及び図４（ｂ）並びに図５（ａ）及び図５（ｂ）の各図は、光ファイバ母材の製造方法における各工程において図１（ａ）と同様に＋Ｙ方向に見た光ファイバ母材の製造装置１０を示している。

光ファイバ母材の製造装置１０は、次の初期状態から光ファイバ母材の製造を開始する。すなわち、初期状態では、図２（ａ）に示すように、バーナー台１８において複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃがそれぞれＸ方向における一端、中央及び他端の定位置に停止している。また、初期状態では、把持部１６ａに把持されたブランクロッド１４の一端と当該一端側の最外端の定位置に位置するバーナー２０ａとのＸ方向における相対的な位置関係が第１の位置関係になっている。第１の位置関係は、例えば、ブランクロッド１４の一端のＸ方向における位置及びバーナー２０ａのＸ方向における位置が互いに一致する位置関係である。なお、第１の位置関係は、これに限定されるものではなく、両者のＸ方向における位置が所定の距離で近接した位置関係等の所定の関係であってもよい。

制御装置２４は、排気フード２２を含む排気機構を制御して排気機構による排気を開始する。また、制御装置２４は、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃを制御して複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃにより火炎を形成してガラス微粒子の生成を開始する。さらに、制御装置２４は、把持部１６ａ、１６ｂを制御して、把持部１６ａ、１６ｂによるブランクロッド１４の回転を開始するとともに、把持部１６ａ、１６ｂの−Ｘ方向への移動を開始する。制御装置２４は、光ファイバ母材の製造開始から終了までの間、各バーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃに対して火炎ガス及び原料ガスを含む各種ガスを継続的に供給する。なお、制御装置２４は、把持部１６ａ、１６ｂによるブランクロッド１４の回転速度、各バーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃに供給する各種ガスの流量等を適宜変更することができる。

把持部１６ａ、１６ｂは、制御装置２４による制御に従って、図２（ｂ）に示すように、ブランクロッド１４を回転させつつ、−Ｘ方向に移動していく。把持部１６ａ、１６ｂが−Ｘ方向に移動する間、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、制御装置２４による制御に従って、Ｘ方向に移動することなく停止した状態を維持して火炎を形成している。こうして、制御装置２４は、把持部１６ａ、１６ｂによりブランクロッド１４を回転させながら、火炎を形成した複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃを停止させつつ把持部１６ａ、１６ｂを−Ｘ方向に移動させる。このようにブランクロッド１４を把持する把持部１６ａ、１６ｂが−Ｘ方向に移動する間、回転するブランクロッド１４の外周面には、各バーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃにより生成されるガラス微粒子が堆積していく。

把持部１６ａ、１６ｂが−Ｘ方向に移動していくと、図３（ａ）に示すように、把持部１６ｂに把持されたブランクロッド１４の他端と当該他端側の最外端の定位置に位置するバーナー２０ｃとのＸ方向における相対的な位置関係が第２の位置関係になる。第２の位置関係は、例えば、ブランクロッド１４の他端のＸ方向における位置及びバーナー２０ｃのＸ方向における位置が互いに一致する位置関係である。なお、第２の位置関係は、これに限定されるものではなく、両者のＸ方向における位置が所定の距離で近接した位置関係等の所定の関係であってもよい。制御装置２４は、両者の相対的な位置関係が第２の位置関係になると、把持部１６ａ、１６ｂを制御して、把持部１６ａ、１６ｂによるブランクロッド１４の回転を維持しつつ、把持部１６ａ、１６ｂの−Ｘ方向への移動を停止する。

続いて、把持部１６ａ、１６ｂが停止した状態において、制御装置２４は、各バーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃを制御して、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、バーナー台１８上において各バーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃをＸ方向に移動させる。具体的には、バーナー２０ａは、制御装置２４による制御に従って、その定位置からバーナー２０ｃの定位置に向かって＋Ｘ方向への移動を開始する。バーナー２０ｂは、制御装置２４による制御に従って、その定位置からバーナー２０ｃの定位置を経由してその定位置に戻る＋Ｘ方向への移動及びその後の−Ｘ方向への移動を含む往復移動を開始する。バーナー２０ｃは、制御装置２４による制御に従って、その定位置からバーナー２０ａの定位置に向かって−Ｘ方向への移動を開始する。各バーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃがＸ方向に移動する間、把持部１６ａ、１６ｂは、制御装置２４による制御に従って、Ｘ方向に移動することなく停止した状態を維持している。

こうして、制御装置２４は、ブランクロッド１４の他端と当該他端側の最外端の定位置に位置するバーナー２０ｃとの位置関係が第２の位置関係になったときに、把持部１６ａ、１６ｂの移動から複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃの移動に切り替える。

バーナー２０ａは、バーナー台１８上において、＋Ｘ方向に移動してバーナー２０ｃの定位置で停止する。また、バーナー２０ｂは、バーナー台１８上において、＋Ｘ方向に移動してバーナー２０ｃの定位置で折り返し、さらに−Ｘ方向に移動してその元の定位置で停止する。また、バーナー２０ｃは、−Ｘ方向に移動してバーナー２０ａの定位置で停止する。こうして、制御装置２４は、把持部１６ａ、１６ｂによりブランクロッド１４を回転させながら、把持部１６ａ、１６ｂを停止させつつ火炎を形成した複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃをＸ方向に移動させる。このように各バーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃがＸ方向に移動する間も、回転するブランクロッド１４の外周面には、各バーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃにより生成されるガラス微粒子が堆積していく。

各バーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃが停止すると、図４（ａ）に示すように、制御装置２４は、把持部１６ａ、１６ｂを制御して、把持部１６ａ、１６ｂの＋Ｘ方向への移動を開始する。

把持部１６ａ、１６ｂは、制御装置２４による制御に従って、ブランクロッド１４を引き続き回転させつつ、＋Ｘ方向に移動していく。把持部１６ａ、１６ｂが＋Ｘ方向に移動する間、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、制御装置２４による制御に従って、Ｘ方向に移動することなく停止した状態を維持して火炎を形成している。こうして、制御装置２４は、把持部１６ａ、１６ｂによりブランクロッド１４を回転させながら、火炎を形成した複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃを停止させつつ把持部１６ａ、１６ｂを＋Ｘ方向に移動させる。このようにブランクロッド１４を把持する把持部１６ａ、１６ｂが＋Ｘ方向に移動する間、回転するブランクロッド１４の外周面には、各バーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃにより生成されるガラス微粒子が堆積していく。

把持部１６ａ、１６ｂが＋Ｘ方向に移動していくと、図４（ｂ）に示すように、把持部１６ａに把持されたブランクロッド１４の一端と当該一端側の最外端の定位置に位置するバーナー２０ｃとのＸ方向における相対的な位置関係が第３の位置関係になる。第３の位置関係は、第１の位置関係と同様、例えば、ブランクロッド１４の一端のＸ方向における位置及びバーナー２０ｃのＸ方向における位置が互いに一致する位置関係である。なお、第３の位置関係は、これに限定されるものではなく、両者のＸ方向における位置が所定の距離で近接した位置関係等の所定の関係であってもよい。制御装置２４は、両者の相対的な位置関係が第３の位置関係になると、把持部１６ａ、１６ｂを制御して、把持部１６ａ、１６ｂによるブランクロッド１４の回転を維持しつつ、把持部１６ａ、１６ｂの＋Ｘ方向への移動を停止する。

続いて、把持部１６ａ、１６ｂが停止した状態において、制御装置２４は、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃを制御して、図４（ｂ）及び図５（ａ）に示すように、バーナー台１８上において各バーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃをＸ方向に移動させる。具体的には、バーナー２０ａは、制御装置２４による制御に従って、その定位置からバーナー２０ｃの定位置に向かって＋Ｘ方向への移動を開始する。バーナー２０ｂは、制御装置２４による制御に従って、その定位置からバーナー２０ｃの定位置を経由してその定位置に戻る−Ｘ方向への移動及びその後の＋Ｘ方向への移動を含む往復移動を開始する。バーナー２０ｃは、制御装置２４による制御に従って、その定位置からバーナー２０ａの定位置に向かって＋Ｘ方向への移動を開始する。各バーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃがＸ方向に移動する間、把持部１６ａ、１６ｂは、制御装置２４による制御に従って、Ｘ方向に移動することなく停止した状態を維持している。

こうして、制御装置２４は、ブランクロッド１４の一端と当該一端側の最外端の定位置に位置するバーナー２０ｃとの位置関係が第３の位置関係になったときに、把持部１６ａ、１６ｂの移動から複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃの移動に切り替える。

バーナー２０ａは、バーナー台１８上において、−Ｘ方向に移動してバーナー２０ｃの定位置で停止する。また、バーナー２０ｂは、バーナー台１８上において、−Ｘ方向に移動してバーナー２０ｃの定位置で折り返し、＋Ｘ方向に移動してその元の定位置で停止する。また、バーナー２０ｃは、＋Ｘ方向に移動してバーナー２０ａの定位置で停止する。こうして、制御装置２４は、把持部１６ａ、１６ｂによりブランクロッド１４を回転させながら、把持部１６ａ、１６ｂを停止させつつ火炎を形成した複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃをＸ方向に移動させる。このように各バーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃがＸ方向に移動する間も、回転するブランクロッド１４の外周面には、各バーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃにより生成されるガラス微粒子が堆積していく。

図５（ｂ）に示すように、各バーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃが停止すると、制御装置２４は、把持部１６ａ、１６ｂを制御して、図２（ａ）に示す場合と同様に把持部１６ａ、１６ｂの−Ｘ方向への移動を開始する。

こうして、制御装置２４は、光ファイバ母材の製造装置１０の各部を制御して上述した図２（ａ）に示す工程から図５（ｂ）に示す工程を繰り返す。これにより、ブランクロッド１４の全長にわたってブランクロッド１４の外周面にガラス微粒子が堆積していく。

制御装置２４は、工程を繰り返す間、ブランクロッド１４に対する複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃの相対速度の大きさが一定になるように、把持部１６ａ、１６ｂの移動速度及び複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃの移動速度を制御することができる。すなわち、制御装置２４は、把持部１６ａ、１６ｂを移動させる場合及び複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃを移動させる場合において、ブランクロッド１４に対する複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃの相対速度の大きさを一定に維持することができる。ブランクロッド１４に対する複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃの相対速度の大きさを一定に維持することにより、ブランクロッド１４の長手方向における全長にわたって光ファイバ母材の外径の変動をより小さく抑制することができる。

制御装置２４は、例えば、ブランクロッド１４の重量変化を検出した結果、堆積したガラス微粒子の厚さを検出した結果、製造開始からの経過時間等に基づき、光ファイバ母材の製造装置１０の各部の動作を停止して光ファイバ母材の製造を終了する。

こうして、ブランクロッド１４の外周には、ガラス微粒子の堆積体からなる所定の外径を有する多孔質の光ファイバ母材が製造される。製造された多孔質の光ファイバ母材は、ブランクロッド１４が引き抜かれた後、電気炉等の加熱炉での加熱により脱水及び焼結が行われて透明な光ファイバ母材となる。

本実施形態よる光ファイバ母材の製造装置１０とは異なり、把持部１６ａ、１６ｂ及び複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃのいずれかのみが移動し、他方が固定されている構成も考えられる。しかしながら、そのような構成では、高品質の光ファイバ母材を製造することは困難である。この点について図６及び図７を用いて説明する。

図６（ａ）及び図６（ｂ）は、把持部１６ａ、１６ｂのみが移動し、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃが固定されている第１の参考例による光ファイバ母材の製造装置１１０を示す概略図である。なお、図６（ａ）及び図６（ｂ）では、上記図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す構成と対応する構成には同一の符号を付している。

図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、第１の参考例では、把持部１６ａ、１６ｂが移動する一方、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃが固定されている。第１の参考例では、ブランクロッド１４の長手方向における全長にわたって、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃがブランクロッド１４に向けて火炎を形成するためには、Ｘ方向における把持部１６ａ、１６ｂの可動範囲を長くする必要がある。この結果、第１の参考例では、光ファイバ母材の製造装置１１０のＸ方向における装置構成の大型化を回避することができない。Ｘ方向における装置構成が大型化すると、ブランクロッド１４を把持する部材に撓みが生じるため、ブランクロッド１４の長手方向における全長にわたって均一にガラス微粒子を堆積させることが困難となる。このため、第１の参考例では、高品質の光ファイバ母材を製造することが困難であり、特にブランクロッド１４の一端及び他端において光ファイバ母材に大きな耳ロスが発生しうる。

一方、図７は、把持部１６ａ、１６ｂが固定され、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃのみが移動する第２の参考例による光ファイバ母材の製造装置２１０を示す概略図である。なお、図７では、上記図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す構成と対応する構成には同一の符号を付している。

図７に示すように、第２の参考例では、把持部１６ａ、１６ｂが固定されている一方、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃが移動する。第２の参考例では、ブランクロッド１４の長手方向における全長にわたって、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃがブランクロッド１４に向けて火炎を形成するためには、Ｘ方向における複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃの可動範囲を長くする必要がある。さらに、第２の参考例では、Ｘ方向における複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃの可動範囲を長くすることにあわせて、排気フード２２をＸ方向において大型なものにする必要がある。しかしながら、大型な排気フード２２では、均一な排気が困難であるため、ブランクロッド１４の長手方向における全長にわたって均一にガラス微粒子を堆積させることが困難となる。このため、第２の参考例では、高品質の光ファイバ母材を製造することが困難である。

これら第１及び第２の参考例に対して、本実施形態による光ファイバ母材の製造装置１０は、ブランクロッド１４へガラス微粒子が堆積する間、把持部１６ａ、１６ｂ及び複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃのいずれかが移動する。すなわち、本実施形態では、把持部１６ａ、１６ｂと複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃとが交互に移動する。このため、本実施形態による光ファイバ母材の製造装置１０では、Ｘ方向における装置構成の大型化を伴うこととなく、比較的に小型な装置構成を採用することができる。また、本実施形態による光ファイバ母材の製造装置１０では、排気フード２２をＸ方向において大型なものにする必要もない。したがって、本実施形態による光ファイバ母材の製造装置１０では、長尺のブランクロッド１４の場合であっても、装置構成の大型化を伴うことなく、ブランクロッド１４の長手方向における全長にわたってより均一にガラス微粒子を堆積させることができる。

さらに、本実施形態による光ファイバ母材の製造装置１０では、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃの可動範囲のＸ方向における長さである可動範囲長Ｌ１が、把持部１６ａ、１６ｂの可動範囲長Ｌ０よりも短く設定されている。このように複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃの可動範囲長Ｌ１が比較的短く設定されていることにより、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃに対して排気フード２２を含む排気機構によるより均一な排気を実現することができる。一方、把持部１６ａ、１６ｂの可動範囲長Ｌ０が比較的長く設定されていることにより、複数のバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃの可動範囲長Ｌ１が比較的短く設定されている場合でも、ブランクロッド１４の全長にわたってガラス微粒子を堆積させることができる。

また、本実施形態では、光ファイバ母材の製造開始から終了までの間、各バーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃに対して火炎ガス及び原料ガスを含む各種ガスが継続的に供給される。このように、本実施形態では、各種ガスの供給の開始及び停止が繰り返されるものではないため、各バーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃに各種ガスを安定して供給することができ、供給再開後の各種ガスの供給が安定するまでの待機時間が不要である。このため、本実施形態では、高い効率で光ファイバ母材を製造することができる。

したがって、本実施形態によれば、ブランクロッド１４の長手方向における全長にわたってより均一な外径を有する高品質の光ファイバ母材を高い効率で製造することができる。

［変形実施形態］
本発明は、上記実施形態に限らず、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、ＯＶＤ法により光ファイバ母材を製造する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。光ファイバ母材の製造装置１０が採用する光ファイバ母材の製造方法は、例えば、ＭＣＶＤ（Modified Chemical Vapor Deposition）法であってもよい。この場合、上記ブランクロッド１４に代えてガラス微粒子を形成するための原料ガスが内部に流される管状ロッドを用い、この管状ロッドを外部から加熱するためのバーナーとしてバーナー２０ａ、２０ｂ、２０ｃを構成することができる。

また、上記実施形態では、ブランクロッド１４の中心軸が水平方向に沿うように把持部１６ａ、１６ｂによりブランクロッド１４が把持される場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。光ファイバ母材の製造装置１０は、例えば、ブランクロッド１４の中心軸が鉛直方向に沿うように把持部１６ａ、１６ｂによりブランクロッド１４が把持されるように構成されてもよい。

１０…光ファイバ母材の製造装置
１２…装置ベース
１４…ブランクロッド
１６ａ、１６ｂ…把持部
１８…バーナー台
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…バーナー
２２…排気フード
２４…制御装置
１１０…光ファイバ母材の製造装置
２１０…光ファイバ母材の製造装置

Claims (10)

1. ブランクロッドの中心軸を回転軸として前記ブランクロッドを回転可能に把持し、第１の可動範囲において前記ブランクロッドの中心軸に沿った移動方向に移動可能な把持部と、
   前記ブランクロッドに堆積するガラス粒子を生成するための火炎を形成し、前記移動方向における長さが前記第１の可動範囲よりも短い第２の可動範囲において定位置から前記移動方向に移動可能な複数のバーナーと、
   前記把持部及び前記複数のバーナーを制御する制御部と
   を有し、
   前記制御部は、前記把持部により前記ブランクロッドを回転させながら、前記火炎を形成した前記複数のバーナーを停止させつつ前記把持部を移動させ、前記把持部を停止させつつ前記火炎を形成した前記複数のバーナーを移動させる
   ことを特徴とする光ファイバ母材の製造装置。
2. 前記制御部は、前記把持部の移動と前記複数のバーナーの移動とを交互に繰り返す
   ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ母材の製造装置。
3. 前記制御部は、前記ブランクロッドの一端と当該一端の側の最外端の前記バーナーとの位置関係が所定の関係になったときに、前記把持部の移動から前記複数のバーナーの移動に切り替える
   ことを特徴とする請求項２記載の光ファイバ母材の製造装置。
4. 前記制御部は、前記把持部を移動させる場合及び前記複数のバーナーを移動させる場合において、前記ブランクロッドに対する前記複数のバーナーの相対速度が一定になるように前記把持部の移動速度及び前記複数のバーナーの移動速度を制御する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光ファイバ母材の製造装置。
5. 前記複数のバーナーは、前記ブランクロッドの中心軸を向くように設置されている
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光ファイバ母材の製造装置。
6. 前記複数のバーナーは、前記移動方向に交差する方向にずらされて設置されている
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光ファイバ母材の製造装置。
7. 前記複数のバーナーの前記移動方向における一方の最外端の前記バーナーの前記定位置と他方の最外端の前記バーナーの前記定位置との間の距離は、前記ブランクロッドの長さの半分よりも小さい
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光ファイバ母材の製造装置。
8. 前記火炎の幅は、互いに隣接する前記バーナーの前記定位置の間の距離よりも小さい
   ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ母材の製造装置。
9. 前記ブランクロッドを介して前記第２の可動範囲を含む領域に対向するように設置された排気フードを有する
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光ファイバ母材の製造装置。
10. ブランクロッドの中心軸を回転軸として前記ブランクロッドを回転可能に把持し、第１の可動範囲において前記ブランクロッドの中心軸に沿った移動方向に移動可能な把持部と、前記ブランクロッドに堆積するガラス粒子を生成するための火炎を形成し、前記移動方向における長さが前記第１の可動範囲よりも短い第２の可動範囲において定位置から前記移動方向に移動可能な複数のバーナーとを有する光ファイバ母材の製造装置を用いた光ファイバ母材の製造方法であって、
    前記把持部により前記ブランクロッドを回転させながら、前記火炎を形成した前記複数のバーナーを停止させつつ前記把持部を移動させ、前記把持部を停止させつつ前記火炎を形成した前記複数のバーナーを移動させて、前記ブランクロッドに前記ガラス微粒子を堆積させる
    ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。

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