JP3529264B2

JP3529264B2 - 光ファイバ用ガラス母材の電気炉延伸方法と延伸装置

Info

Publication number: JP3529264B2
Application number: JP07616298A
Authority: JP
Inventors: 幸夫香村; 正英桑原; 哲郎和田
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1998-03-24
Publication date: 2004-05-24
Anticipated expiration: 2018-03-24
Also published as: JPH10324535A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ用ガラ
ス母材を所定の外径になるように電気炉で延伸する電気
炉延伸法とその装置に関するものである。なお、本明細
書において、光ファイバ用ガラス母材には、通常の延伸
用ガラス母材の他にこのガラス母材を延伸したガラス延
伸母材、いわゆるプリフォームも含むものとする。

【０００２】

【従来の技術】通常、光ファイバは、ＶＡＤ法や外付け
ＣＶＤ法などによって光ファイバ用多孔質ガラス母材を
合成した後、該光ファイバ用多孔質ガラス母材を脱水焼
結して光ファイバ用の透明ガラス母材とし、これを線引
きに適した外径に延伸して光ファイバ用延伸母材（これ
をプリフォームという）とし、しかる後にこのプリフォ
ームを線引きすることにより製造されている。

【０００３】従来、光ファイバ用ガラス母材の延伸は、
酸水素火炎を熱源としたバーナによるバーナ延伸法によ
って行われてきた。このバーナ延伸法は、延伸母材の外
径の制御が比較的容易であるが、延伸速度が遅く通常８
〜１０ｍｍ／ｍｉｎである。

【０００４】近年の技術の発達により、前記ＶＡＤ法や
外付けＣＶＤ法などによって合成される光ファイバ用多
孔質ガラス母材の外径は、従来に比して格段に太くなっ
てきている。この傾向に伴って、延伸前の外径がある一
定値以上である光ファイバ用ガラス母材に対しては、前
記酸水素火炎を熱源としたバーナによるバーナ延伸法で
は熱量的に問題がある。このため、延伸前の外径が一定
値以上の光ファイバ用ガラス母材に対しては、熱量の大
きい加熱炉、具体的には電気ヒータを用いた電気炉によ
る加熱延伸法（以下電気炉延伸法という）が採用され
る。

【０００５】また、電気炉延伸法は、熱量が大きいため
延伸速度を速くすることができる。例えば、バーナ延伸
法の延伸速度が８〜１０ｍｍ／ｍｉｎであるのに対し
て、電気炉延伸法では延伸速度が３０ｍｍ／ｍｉｎ以上
である。このため、外径の小さい延伸母材（プリフォー
ム）であっても、このプリフォームから更に小さい外径
のプリフォームを製造する場合でも、生産性の観点から
電気炉延伸法が有利である。なお、この電気炉延伸法
は、加熱範囲が広いため、上下方向に長い縦型に限られ
る。

【０００６】この電気炉延伸法では、延伸前に光ファイ
バ用ガラス母材又はガラス延伸母材（プリフォーム）の
端部に引き出し用の支持棒（引張り用ガラス部材）を接
続する必要がある。従来この接続は、別工程の火炎延伸
で行われる場合が一般的であるが、この接続は同一の電
気炉延伸工程で行うのが好ましい。

【０００７】しかしながら、この接続を同一の電気炉延
伸工程で行う場合には、この接続が難しいという問題が
ある。即ちガラス母材端部の軸芯と引き出し用の支持棒
（引張り用のガラス部）端部の軸芯を一致させる必要が
あるが、両者の芯がずれて接続されやすい。軸芯がずれ
て接続されると、接続部断面の応力分布が不均一となり
延伸母材に曲がりが生じたり、また、接続部が破断する
等のトラブルが生じやすい。

【０００８】電気炉による光ファイバ用母材の延伸の際
の前記の軸合わせは、通常次のように行われている。即
ち、加熱された炉体内に片端を把持した２本のガラス部
材（延伸用ガラス母材と引張り用ガラス部材）を、それ
ぞれ反対の方向から挿入して突き合わせて両者の突合わ
せ端面を加熱・溶着した後に、延伸用ガラス母材の把持
部を、一定速度で降下させながら引張り用ガラス部材を
把持した把持部材を所定の速度で下方に移動させて、延
伸用ガラス母材を引張り、所定の外径に延伸する。

【０００９】図１１は、従来のこの種の光ファイバ用ガ
ラス母材の延伸装置の一例を示す概要図である。図１１
において、９１は延伸用ガラス母材（光ファイバ用ガラ
ス母材）、９２はダミ−となる引張り用ガラス部材（引
き出し用ガラス部材）である。９３は炉体で、炉体９３
内には電気ヒ−タが内蔵された炉心管９４が設置されて
いる。延伸用ガラス母材９１および引張り用ガラス部材
９２はそれぞれ一方の端部が、例えば３つ爪のチャック
からなる把持部材９５、９６により把持固着される。把
持部材９５、９６は、図９においてそれぞれ上下方向に
把持部材９５、９６を固定した移動台９７により移動可
能となっている。９８は移動第９７をガイドするガイド
レ−ルである。

【００１０】上記の光ファイバ用母材の延伸装置で光フ
ァイバ用ガラス母材は次のようにして延伸される。延伸
用ガラス母材９１および引張り用ガラス部材９２の固着
端部をそれぞれ把持部材９５、９６で把持固着する。固
着した延伸用ガラス母材９１および引張り用ガラス部材
９２の遊端部の先端の軸合わせを行い両者を炉心管９４
内に移動させて突き合わせる。炉心管９４を所定の温度
に加熱して両者の突合わせ端面を加熱・溶着して一本化
した後に、引張り用ガラス部材９２を把持した把持部材
９５を下方に移動させて、延伸用ガラス母材９１を引張
り所定の外径に延伸している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記、従来の延伸装置
で延伸用ガラス母材９１および引張り用ガラス部材９２
を炉心管９４内で両者の突合わせ端面を加熱・溶着する
際に、両者の軸合わせを行っている。この軸合わせ（調
心）は、延伸用ガラス母材９１および引張り用ガラス部
材９２の固定端部を把持部材９５、９６、例えば３つ爪
のチャックのガタの範囲内で手動で微動させて遊端部先
端の軸心を調心して固着する。固着した遊端部先端を炉
心管９４内で突合わせ、炉心管９４に設けられた観察窓
９４Ａから目視して軸合わせ具合を確認している。

【００１２】従来のこの調心方法は、調心作業に時間が
かかり軸合わせ精度も良くないという問題があった。例
えば従来では、水平面内で±１〜２ｍｍ（ガラス部材直
径の５〜１０％）の軸ズレが生じている。この軸合わせ
精度が悪いと延伸時に延伸用ガラス母材９１と引張り用
ガラス部材９２の接続部断面の応力分布が不均一になり
延伸母材に曲がりが生じたり、また、接続部が破断する
等のトラブルが生じやすい。

【００１３】そこで、上記調心を精度よく行う必要があ
る。

【００１４】さらに、精度よく調心を行った後でも電気
炉延伸法による延伸工程において、光ファイバ用ガラス
母材を延伸する場合、延伸母材（プリフォーム）に曲が
りやうねりが生じたり、また外径にバラツキがあり、外
径が規定値からはずれることが多いいため、このプリフ
ォームの外径精度の向上が求められている。更には、生
産性の観点から、延伸速度の向上も要請されている。本
発明の目的は、光ファイバ用プリフォームの前記の外径
精度を向上し、且つ延伸速度の速い電気炉延伸法とその
製造装置を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の観点によ
れば、電気炉内部の最高温度部で、光ファイバ用ガラス
母材の延伸を行う電気炉延伸法において、前記電気炉の
加熱により前記光ファイバ用ガラス母材の延伸部に形成
されたメニスカス部のメニスカス角度が２度以上４度以
下の位置で前記光ファイバ用ガラス母材の外径を測定
し、該測定した外径値を前記光ファイバ用ガラス母材を
延伸する延伸速度制御にフィードバックすることを特徴
とする光ファイバ用ガラス母材の電気炉延伸方法が提供
される。

【００１６】好ましくは、前記延伸速度制御のフィード
バックを開始したのち、延伸速度を前記開始時の延伸速
度から徐々に高める延伸速度制御を行う。

【００１７】さらに好ましくは、前記光ファイバ用ガラ
ス母材の延伸に先立ち、前記電気炉の内部の最高温度部
で、前記光ファイバ用ガラス母材の端部と引張り用ガラ
ス部材の端部の付き合わせ部を加熱溶着し、前記最高温
度部を前記加熱溶着部から前記光ファイバ用ガラス母材
側の延伸部に移動し、その後、前記電気炉の加熱により
前記光ファイバ用ガラス母材の延伸部にメニスカス部を
形成し、前記延伸を行う。

【００１８】また好ましくは、前記光ファイバ用ガラス
母材の端部と引張り用ガラス部材の端部の付き合わせ部
を加熱溶着するとき、前記光ファイバ用ガラス母材端部
の外径を引張り用ガラス部材端部の外径よりも小さくす
る。

【００１９】本発明の第２の観点によれば、電気炉と、
前記電気炉の炉体で囲われた炉心管の下部に位置し延伸
される光ファイバの外径を測定する外径測定部と、延伸
速度制御を行う制御手段とを有し、前記電気炉の最高温
度部で光ファイバ用ガラス母材の延伸を行う電気炉延伸
装置において、前記制御手段は、前記外径測定部を介し
て、前記電気炉の加熱により前記光ファイバ用ガラス母
材の延伸部に形成されたメニスカス部のメニスカス角度
が２度以上４度以下の位置で前記光ファイバ用ガラス母
材の外径を測定し、該測定した外径値を参照して前記光
ファイバ用ガラス母材を延伸する延伸速度制御を行うこ
とを特徴とする光ファイバ用ガラス母材の電気炉延伸装
置が提供される。

【００２０】好ましくは、前記制御手段は、前記延伸速
度制御のフィードバックを開始したのち、延伸速度を前
記開始時の延伸速度から徐々に高める延伸速度制御を行
う。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、上述した本発明について、
その作用、具体的構成等について詳細に説明する。

【００２２】本発明の光ファイバ用ガラス母材の延伸装
置によれば、一対の調心把持具を備えた調心機構が炉心
管のそれぞれの端部と両ガラス部材把持具との間に設け
られているので、両ガラス部材の遊端の軸合わせを容易
にかつ簡単に行うことができる。

【００２３】本発明の延伸装置に光ファイバ用母材を固
着する方法によれば、ガラス部材把持具でもって仮固定
された両ガラス部材の遊端部先端を一対の調心把持具を
備えた調心機構により調心するので、その軸合わせが短
時間で容易にかつ簡単に行うことができる。上記のよう
に両ガラス部材の遊端部先端が軸合わせされた後に、両
ガラス部材の固定端部を本固定するので、炉心管内に移
動される両ガラス部材の遊端部先端の軸心が一致した状
態で突き合わせ接続できる。その結果両者の接続部断面
の応力分布が均一になり、両者の接続部近傍が斜めにな
ることがなくなり、破断が回避される。

【００２４】以下に、本発明の実施の形態の光ファイバ
用ガラス母材の延伸装置およびその延伸装置に光ファイ
バ用ガラス母材を固着する方法について、図１ないし図
３を参照して、より具体的に説明する。図１において、
１は延伸用ガラス母材（光ファイバ用ガラス母材）、２
はダミ−となる引張り用ガラス部材（引き出し用ガラス
部材）である。３は炉体で、炉体３内には電気ヒ−タが
内蔵された炉心管４が設置されている。４Ａは炉心管４
内を観察するための観察窓である。炉心管４の上部には
延伸用ガラス母材１の上部の固定端部１Ａを把持固着す
る把持部材５が設けられている。炉心管４の下部には引
張り用ガラス部材２の下部の固定端部２Ａを把持固着す
る把持部材６が設けられている。把持部材５、６は、把
持部材５、６を固定した移動台７によりそれぞれ上下方
向に移動可能となっている。８は移動台７をガイドする
ガイドレ−ルである。

【００２５】延伸用ガラス母材１を把持固着する把持部
材５は、例えば図２に示すように平行に配置されたカギ
状の２つのガラス部材支持爪５Ａを有し、かつ２つのガ
ラス部材支持爪５Ａの間隙の上方にはこの支持爪５Ａの
間隙に把持される延伸用ガラス部材１の固定端部１Ａの
上部を固定する先端球状のガラス部材固定部材５Ｂが設
けられている。ガラス部材固定部材５Ｂは油圧駆動によ
り上下移動可能となっている。なお、ガラス部材固定部
材５Ｂは油圧駆動に限るものではなく他の駆動源、例え
ば電動モ−タ、手動ねじ、空気圧駆動等適宜のものが用
いられる。なお、この把持部材５の形状は、図２に限る
ものではなく、他の形状としてもよい。引張り用ガラス
部材２の固定端部２Ａを把持固着する把持部材６は、例
えば３つ爪の周知の連動チャックとなっている。

【００２６】本発明の実施の形態の光ファイバ用ガラス
母材の延伸装置にはまた、炉心管４と把持部材５の間に
延伸用ガラス部材１の下部の遊端部１Ｂ先端を軸合わせ
調心する調心機構９が設けられている。調心機構９は、
例えば図３に示すように一対の自己調心機能を有する調
心把持具９Ａと、調心把持具９Ａを支持する支持棒９Ｂ
と、調心把持具９Ａおよび支持棒９Ｂを一体に左右方向
に移動させる油圧駆動による移動機構を有した架台９Ｃ
を備えている。なお、架台９Ｃに設けられた移動機構は
油圧駆動に限るものではなく他の駆動源、例えば電動モ
−タ、手動ねじ、空気圧駆動等適宜のものが用いられ
る。図中、９Ｄはガイドレ−ルである。一対の調心把持
具９Ａは、その対向面中央に延伸用ガラス母材１の軸方
向にＶ溝９Ｅが設けられている。

【００２７】本発明の実施の形態の光ファイバ用ガラス
母材の延伸装置にはさらに、炉体３と引張り用ガラス部
材２を把持固着する把持部材６の間に引張り用ガラス部
材２の上部の遊端部２Ｂ先端を軸合わせする図３に示す
調心機構９が設けられている。引張り用ガラス部材２の
遊端部２Ｂ先端を軸合わせ調心する調心機構９の構成は
延伸用ガラス母材１の遊端部１Ｂ先端を軸合わせ調心す
る調心機構９と同様の構成であるので詳細は省略する。
なお、調心機構９は、図３に示す形状に限るものではな
く、他の形状としてもよい。

【００２８】上記のように構成された光ファイバ用ガラ
ス母材の延伸装置にガラス母材を固着する方法は次のよ
うにして行われる。先ず、延伸用ガラス母材１の上部の
円盤状の固定端部１Ａを把持部材５に配置されたカギ状
の２つのガラス部材支持爪５Ａ間に装着して仮固定す
る。次いで、延伸用ガラス母材１の下部の遊端部１Ｂ先
端を一対の自己調心機能を有する調心機構９で把持して
遊端部１Ｂ先端の軸心を調心する。すなわち、遊端部１
Ｂ先端はフリ−な状態になっているので、延伸用ガラス
部材１の軸方向にＶ溝９Ｅが設けられている一対の調心
把持具９Ａにより押さえられると遊端部１Ｂの軸心は２
つのＶ溝９Ｅに内接する円の中心にセットされることに
なる。この際、２つのＶ溝９Ｅに内接する円の中心を、
例えば炉心管４の軸心に予め合わせておくことにより遊
端部１Ｂの軸心を炉心管４の軸心に合わせることができ
る。

【００２９】上記のようにして、延伸用ガラス母材１の
下部の遊端部１Ｂ先端を調心機構９で把持して遊端部１
Ｂ先端の軸心を調心した後に、延伸用ガラス母材１の上
部の円盤状の固定端部１Ａを把持部材５で改めて把持固
着する。固定端部１Ａの把持固着は２つの支持爪５Ａの
間隙に把持される延伸用ガラス母材１の固定端部１Ａの
上部を先端球状のガラス部材固定部材５Ｂで押圧するこ
とにより行われる。すなわち、延伸用ガラス母材１は２
つの支持爪５Ａと１つのガラス部材固定部材５Ｂにより
遊端部１Ｂ先端が調心機構９で軸心が調心された状態で
把持固着される。その後に調心機構９の一対の調心把持
具９Ａを軸心から後退させて遊端部１Ｂ先端を炉心管４
内の所定の位置にセットする。

【００３０】ついで、引張り用ガラス部材２を把持部材
６で把持固着する。引張り用ガラス部材２の下部の固定
端部２Ａを把持部材５に所定のガタが有する状態に仮固
着する。この状態で引張り用ガラス部材２の上部の遊端
部２Ｂ先端を一対の自己調心機能を有する調心機構９で
把持して遊端部２Ｂ先端の軸心を調心する。遊端部２Ｂ
先端の軸心の調心方法は延伸用ガラス母材１の遊端部１
Ｂ先端の調心と同様につき詳細な説明を省略する。引張
り用ガラス部材２の上部の遊端部２Ｂ先端の軸心を調心
した後に、引張り用ガラス部材２の下部の固定端部２Ａ
を把持部材６で改めて本格的に把持固着する。

【００３１】この際、引張り用ガラス部材２は遊端部２
Ｂ先端が調心機構９で軸心が調心された状態で把持固着
される。その後に調心機構９の一対の調心把持具９Ａを
軸心から後退させて遊端部２Ｂ先端を炉心管４内の所定
の位置にセットして、延伸用ガラス母材１の遊端部１Ｂ
先端と引張り用ガラス部材２の遊端部２Ｂ先端とを突き
合わせる。両遊端部１Ｂ、２Ｂはそれぞれ炉心管４の軸
心の調心されているので、両者の軸心は一致した状態で
突き合わされることになる。

【００３２】その後は、従来と同様に炉心管４を所定の
温度に加熱して両者の突合わせ端面を加熱・溶着して一
本化した後に、延伸用ガラス母材を把持した把持部材を
一定速度で降下させながら、引張り用ガラス部材２を把
持した把持部材６を所定の速度で下方に移動させて、延
伸用ガラス母材１を引張り所定の外径に延伸する。

【００３３】次に、電気炉延伸工程で光ファイバ用ガラ
ス母材端部と引張り用ガラス部材端部を付き合わせて加
熱溶着して接合する場合、先ず電気炉の最高温度部をこ
の接合部に移して加熱溶着した後、この最高温度部を加
熱溶着部からガラス母材側の延伸部に移動し、続いてガ
ラス母材の延伸を行う電気炉延伸方法について述べる。

【００３４】図４は、本発明の実施の形態の電気炉延伸
装置の概要とこの装置によりガラス母材を延伸する状況
を示す説明図である。図において、３０は炉体、３１は
炉心管、３２はヒータ、３３は断熱材、３４、３５は
窓、３６は外径計測器、３７は温度計測器、３８は延伸
ロッドの外径計測器、３９ａ、３９ｂは把持部である。
また、２０は延伸用のガラス母材、２１は延伸部（外径
変化部）、２２は延伸ロッド、２３は引張り用（引き出
し用）ガラス部材、２４は接合部である。本発明は、こ
のような装置を用いて延伸される。また、図５は、電気
炉延伸装置の内部を示すもので、光ファイバ用ガラス母
材２０端部と引張り用ガラス部材２３端部の接合前の状
況を示す。ガラス母材端部には、予めダミー材２５が取
りつけられている。また、図７は、電気炉内の最高温度
部を両部材の接続部Ｐ１から、ガラス母材側の延伸部Ｐ
２に移動して延伸する説明図である。なお、この距離Ｌ
は、例えば１０〜４０ｍｍ程度である。このような方法
を採用することによって、同一工程内でガラス母材と引
張り用のガラス部材（ダミーとなる引き出し用のガラス
部材）の接合の後、直ちに延伸作業が可能となり、延伸
作業の能率が向上する。

【００３５】さらに好ましく実施の形態について述べ
る。この実施の形態は、ガラス母材端部と引張り用のガ
ラス部材端部を接合する場合の両者端部の形状に関する
ものであり、図６（ａ）に示すごとく、光ファイバ用ガ
ラス母材２０端部のダミー材２５の外径ｄ₁ を引張り用
ガラス部材２３の端部の外径ｄ₂ よりも小さくするもの
である。このようにすることによって、好ましい確実な
接合が得られる。引張り用ガラス部材端部の外径は、光
ファイバ用ガラス母材端部ダミー材の外径の２〜３倍と
するのが好ましい。なお、図６（ｂ）は、ガラス母材端
部の外径が、引張り用ガラス部材端部の外径より大き
く、不具合な接合の例である。

【００３６】さらに本発明の実施の形態について述べ
る。本実施の形態は、電気炉内部の最高温度部で、光フ
ァイバ用ガラス母材の延伸を行う場合に、ガラス母材延
伸部の温度と外径及び延伸速度を計測して、これらの制
御を行いながら、延伸開始時より、次第に延伸速度を向
上させることを特徴とする光ファイバ用ガラス母材の電
気炉延伸方法である。さらに好ましくは、前記ガラス母
材延伸部の延伸メニスカス角度が４°以下で測定したと
きの外径値を延伸速度にフィードバックして延伸の制御
を行うことを特徴とする。

【００３７】このような延伸の制御を行うことによっ
て、延伸母材の曲がりを防止し、又外径のバラツキや精
度を向上することができる。また、延伸速度を向上し、
生産性に寄与することができる。

【００３８】本発明でいう延伸速度は、延伸後のロッド
ができる速さを指している。また、延伸開始時の延伸速
度は、例えば２０〜４０ｍｍ／ｍｉｎとし、次第に速度
を速くして４０〜７０ｍｍ／ｍｉｎで延伸するようにす
る。このようにするのは、生産性の向上のためである。
本発明においては、延伸速度を徐々に速くするため、炉
の温度も含めて制御する必要がある。延伸開始時の延伸
速度が遅いのは、延伸開始時はメニスカス部が出来てい
ないので外径測定データ値がなく、速度を速くするとト
ラブルの原因となるため、最初の延伸速度は遅くする必
要がある。

【００３９】一方、本発明において、メニスカス部がで
きて、この部分の外径値が測定可能となれば、延伸メニ
スカス部の外径測定値を延伸速度にフィードバックして
延伸の制御が可能となるため、延伸速度を速くすること
ができる。図８は、延伸初期のメニスカス部がまだ出来
ないガラス母材の形状を示している。

【００４０】また、図９は、暫く経過して延伸メニスカ
ス部分ができ、ガラス母材の形状が変化した状況を示
す。図９において、母材２０の延伸部２１での外径計測
部２１Ａは、延伸メニスカス部２１ａでのメニスカス角
度θが４°以下の位置である。また外径計測部Ｂは、メ
ニスカス角度が４°を越える位置（２１Ａの上部）であ
る。外径制御に当たっては、外径計測部２１Ａのメニス
カス角度が２〜４°の位置の外径測定値が好ましい。計
測部２１Ｂは、母材に近すぎるため、まだ外径が細くな
っておらずメニスカス角度も大きく測定位置が上であ
り、制御しにくい。また、計測部２１Ａより大きく下に
なると、フィードバックが遅れるので装置も大きくな
る。また、非制御部が大きいので無駄も大きくなる。そ
こで、メニスカス角度が２〜４°での外径値を制御に使
用するのが好ましい。

【００４１】図１０は、本発明に実施の形態に関する主
要な制御系統の説明図である。本発明の実施の形態は、
ガラス母材延伸部の温度と外径、特に延伸メニスカス角
度が４°以下での温度と外径及び延伸ロッドの延伸速度
を計測して、これらの制御を行いながら、延伸開始時よ
り、次第に延伸速度を向上させ、定常状態で延伸するも
のであるが、これらの制御を行うには、外径測定器３
６、温度測定器３７、延伸ロッドの延伸外径測定器３
８、速度計４２、で得た各情報を制御装置４０に入力
し、モータ４１で延伸速度を制御するとともに、電気ヒ
ータの温度も制御するものである。

【００４２】これを更に詳しく説明すると、制御装置４
０は、例えばコンピュータで構成されており、下記に述
べる各種の制御演算を行う。本実施例においては、制御
装置４０は、特にガラス母材延伸部（外径変化部分）、
特にメニスカス部２１ａでのメニスカス角度が所定の範
囲、好適には、２〜４°の範囲になる位置の温度と外径
及び延伸速度を計測して制御を行うことにより、延伸開
始時より、所定の延伸速度まで、連続的に延伸速度を高
めていく。制御装置４０は、光ファイバ用ガラス母材の
延伸部の温度と外径、特に延伸メニスカス角度が４°以
下での加熱温度と外径及び延伸ロッドの延伸速度を計測
して、これらの制御を行いながら、延伸開始時より、次
第に延伸速度を向上し、定常状態で延伸するものである
が、これらの制御を行うため、延伸部の外径を測定して
メニスカス角度を計測する外径測定器３６、延伸部の温
度を測定する温度測定器３７、延伸ロッドの直径を測定
する第２の外径測定器３８、および、モータ４１の回転
数を検出して下部把持部３９ａの下降速度を検出する延
伸速度検出用タコメータなどの速度計４２、で得た各情
報を制御装置４０に入力し、下部把持部３９ａを引っ張
って下降させる移動手段としてのモータ４１で延伸速度
を制御するとともに、電気炉３０内の電気ヒータ３２の
温度も制御する。制御装置４０は、上述した制御の他、
本来的な制御処理として、第２の外径測定器３８の外径
測定値を入力して、延伸後の光ファイバ用ガラス延伸母
材２２の直径が所定の外径になるように、モータ４１を
制御して延伸速度を制御するとともに、温度測定器３７
の測定温度を参照して電気炉３０内の電気ヒータ３２の
温度制御を行う。

【００４３】本発明の他の実施の形態として、上記実施
の形態のように、ガラス母材延伸部（外径変化部分）、
特にメニスカス部２１ａでのメニスカス角度が４°以下
の位置の温度と外径及び延伸速度を計測して制御を行う
ことにより、延伸開始時より、次第に延伸速度を向上す
る制御機能を該延伸装置に具備する電気炉延伸装置につ
いて述べる。この作用及び効果は、前述のとおりであ
る。

【００４４】

【実施例】以下、上述した本発明の実施の形態について
の実施例について、説明する。〔実施例１〕図１〜図３に示す光ファイバ用ガラス母材の延伸装置で
実施した。なお、これに使用したガラス母材は、外径７
０ｍｍ×長さ１０００ｍｍであり、引張り用ガラス部材
側の母材端部ダミー材の外径が１５ｍｍとなっている。
また、引張り用ガラス部材端部の外径は、２０ｍｍであ
る。実施の結果、炉心管４内での両遊端部１Ｂ、２Ｂの
軸心のズレは水平面内で±０．１〜０．２ｍｍ（ガラス
部材直径の０．５〜１％）の範囲に収まり、従来の１０
分の１程度に精度が向上した。また、上述した実施の形
態に基づいて、ガラス母材を延伸したが、光ファイバ用
ガラス延伸母材には曲がりが発生することがなかった。
また、延伸時に接続部近傍が破断することもなかった。

【００４５】〔実施例２〕外径が６５ｍｍの延伸用ガラス母材を使用した。なお、
この先端に図６（ａ）に示すダミー材２５（上部外径３
５ｍｍ、下部外径１０ｍｍ、高さ３０ｍｍ）を接合した
ものである。また、外径３８ｍｍの引張り用（引き出し
用）ガラス部材を使用した。この両者の端部の溶着接続
後、電気炉内の最高温度部を接続部からガラス母材の延
伸部に移して、延伸速度を３８ｍｍ／ｍｉｎとして延伸
した。その結果、延伸母材には曲がりはなく、外径精度
は全長１３００ｍｍにおいて、３４ｍｍ±０．５ｍｍと
することが出来た。

【００４６】〔実施例３〕外径が７０ｍｍの延伸用ガラス母材を使用した。なお、
この先端に図６（ａ）に示すダミー材２５（上部外径４
０ｍｍ、下部外径１０ｍｍ、高さ３０ｍｍ）を接合した
ものである。また、外径３８ｍｍの引張り用（引き出し
用）ガラス部材を使用した。

【００４７】この両者の端部の溶着接続後、電気炉内の
最高温度部を接続部からガラス母材の延伸部に移して、
延伸開始速度を３０ｍｍ／ｍｉｎとし、徐々に延伸速度
を上げ、定常状態での延伸速度を５０ｍｍ／ｍｉｎとし
た。この場合、ガラス母材延伸部の温度と外径及び延伸
速度を計測して、これらの制御を行いながら延伸した。
なお、延伸メニスカス部の角度が３°での外径計測値を
用いて制御した。その結果、延伸母材には曲がりはな
く、外径精度は全長において、３６ｍｍ±０．５ｍｍと
することが出来た。

【００４８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、延
伸に先立って、延伸用ガラス母材と引張り用（引き出し
用）ガラス部材を接合する場合、その両者の軸合わせが
精度よく、容易にかつ簡単に行うことができる。その結
果、延伸時に、両者の接続部断面の応力分布が均一にな
り、延伸母材の曲がりを防止できる。又、両者の接続部
近傍が斜めになることがなくなり、破断が回避される。
また、本発明によれば、電気炉延伸工程において、前記
の両者の溶着接合の後、直ちにガラス母材の延伸が開始
できるため、作業能率の点で有効である。更に、本発明
によれば、制御により延伸開始時より徐々に延伸速度を
向上することができると共に、この制御に延伸部メニス
カス部の所定の位置の外径値を用いるため、延伸母材の
外径精度と延伸速度を向上することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の光ファイバ用ガラス母材
の延伸装置の一例を示す概要図である。

【図２】図１の光ファイバ用ガラス母材の延伸装置に設
けられたガラス部材を把持固着する把持部材の一例を示
す説明図である。

【図３】図１の光ファイバ用ガラス母材の延伸装置に設
けられたガラス部材の遊端部先端を調心する調心機構の
一例を示す説明図である。

【図４】本発明の実施の形態の電気炉延伸装置の概要と
その装置でガラス母材が延伸されている状況を示す説明
図である。

【図５】本発明の実施の形態の電気炉延伸装置の内部を
を示す説明図であり、本図において、ガラス母材の端部
にダミー材が取りつけられており、ガラス母材端部と引
張り用ガラス部材端部との接続前の状況を示す。

【図６】引張り用ガラス部材の端部にガラス母材端部の
ダミー材が接続された状態を示す説明図であり、（ａ）
は良好な接続状態、（ｂ）は不良な接続状態を示す図で
ある。

【図７】本発明の実施の形態における最初の最大加熱部
を接続部Ｐ₁ とし、次に最大加熱部を母材の延伸部Ｐ₂
に移す説明図であり、図解において、Ｐ₁ Ｐ₂ 間は、１
０〜４０ｍｍ程度であることを図解している。

【図８】本発明の実施の形態における延伸開始時のガラ
ス母材の変形状態を示す。

【図９】本発明の実施の形態における延伸開始時から延
伸メニスカス部が形成されたときのガラス母材延伸部の
形状を示す。図中計測部Ａはメニスカス角度４°の位置
である。

【図１０】本発明の実施の形態に関する主要な制御系統
の説明図である。

【図１１】従来の光ファイバ用ガラス母材の延伸装置の
一例を示す概要図である。

【符号の説明】

１、９１延伸用ガラス母材（光ファイバ用ガラス母
材）１Ａ延伸用ガラス母材の上部の固定端部１Ｂ延伸用ガラス母材の下部の遊端部２、９２引張り用ガラス部材（引き出し用ガラス母部
材）２Ａ引張り用ガラス部材の下部の固定端部２Ｂ引張り用ガラス部材の上部の遊端部３、９３炉体、４、９４炉心管、４Ａ、９４Ａ観
察窓５、９５延伸用ガラス母材の把持部材６、９６引張り用ガラス部材の把持部材７、９７移動台、８、９８ガイドレール９調心機構、９Ａ調心把持具、９Ｂ支持棒、９Ｃ
架台９Ｄガイドレール、９ＥＶ溝２０光ファイバ用ガラス母材２１延伸部（外径変化部）２１ａ延伸部のうちメニスカス角度が４°以下の部分２１Ａ外径計測部２１Ｂ２１Ａの上部 θ 延伸メニスカス角度２２延伸母材２３引張り用（引き出し用）ガラス部材２４接合部２５ガラス母材端部のダミー材Ｐ₁ 接続時の加熱箇所、Ｐ₂ 延伸開始時の加熱箇所３０電気炉炉体、３１炉心管、３２電気ヒータ、
３３断熱材３４、３５窓３６外径測定器、３７温度測定器、３８延伸母材
の外径測定器３９ａガラス母材の把持部、３９ｂ引張り用ガラス
部材の把持部４０制御装置、４１モータ、４２速度計

フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−195139（ＪＰ，Ａ) 特開平６−239639（ＪＰ，Ａ) 特開平６−271326（ＪＰ，Ａ) 特開平10−72226（ＪＰ，Ａ) 特開平11−106231（ＪＰ，Ａ) 特開平11−109142（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C03B 37/00 - 37/16 C03B 20/00 C03B 23/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電気炉内部の最高温度部で、光ファイバ用
ガラス母材の延伸を行う電気炉延伸法において、前記電気炉の加熱により前記光ファイバ用ガラス母材の
延伸部に形成されたメニスカス部のメニスカス角度が２
度以上４度以下の位置で前記光ファイバ用ガラス母材の
外径を測定し、該測定した外径値を前記光ファイバ用ガラス母材を延伸
する延伸速度制御にフィードバックすることを特徴とす
る光ファイバ用ガラス母材の電気炉延伸方法。
【請求項２】前記延伸速度制御のフィードバックを開始
したのち、延伸速度を前記開始時の延伸速度から徐々に
高める延伸速度制御を行う請求項１記載の光ファイバ用
ガラス母材の電気炉延伸方法。
【請求項３】前記光ファイバ用ガラス母材の延伸に先立
ち、前記電気炉の内部の最高温度部で、前記光ファイバ
用ガラス母材の端部と引張り用ガラス部材の端部の付き
合わせ部を加熱溶着し、前記最高温度部を前記加熱溶着
部から前記光ファイバ用ガラス母材側の延伸部に移動
し、その後、前記電気炉の加熱により前記光ファイバ用ガラ
ス母材の延伸部にメニスカス部を形成し、前記延伸を行
う請求項１記載の光ファイバ用ガラス母材の電気炉延伸
方法。
【請求項４】前記光ファイバ用ガラス母材の端部と引張
り用ガラス部材の端部の付き合わせ部を加熱溶着すると
き、前記光ファイバ用ガラス母材端部の外径を引張り用
ガラス部材端部の外径よりも小さくする請求項３に記載
の光ファイバ用ガラス母材の電気炉延伸方法。
【請求項５】電気炉と、前記電気炉の炉体で囲われた炉
心管の下部に位置し延伸される光ファイバの外径を測定
する外径測定部と、延伸速度制御を行う制御手段とを有
し、前記電気炉の最高温度部で光ファイバ用ガラス母材
の延伸を行う電気炉延伸装置において、前記制御手段は、前記外径測定部を介して、前記電気炉の加熱により前記
光ファイバ用ガラス母材の延伸部に形成されたメニスカ
ス部のメニスカス角度が２度以上４度以下の位置で前記
光ファイバ用ガラス母材の外径を測定し、該測定した外径値を参照して前記光ファイバ用ガラス母
材を延伸する延伸速度制御を行うことを特徴とする光フ
ァイバ用ガラス母材の電気炉延伸装置。
【請求項６】前記制御手段は、前記延伸速度制御のフィ
ードバックを開始したのち、前記延伸速度を前記開始時
の延伸速度から徐々に高める延伸速度制御を行う請求項
５記載の光ファイバ用ガラス母材の電気炉延伸装置。