特開 2023-184015 ガラス母材の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023184015

(43)【公開日】2023-12-28

(54)【発明の名称】ガラス母材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C03B 8/04 20060101AFI20231221BHJP

   C03B 37/018 20060101ALI20231221BHJP

【ＦＩ】

C03B8/04 G

C03B8/04 Z

C03B37/018 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022097897

(22)【出願日】2022-06-17

(71)【出願人】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001416

【氏名又は名称】弁理士法人信栄事務所

(72)【発明者】

【氏名】楠 浩二

【テーマコード（参考）】

4G014

4G021

【Ｆターム（参考）】

4G014AH11

4G014AH12

4G021EA03

4G021EB06

4G021EB19

(57)【要約】

【課題】製造工程中で原料ガスの流量を低下させることがあっても、良好にガラス母材を形成できるガラス母材の製造方法を提供する。
【解決手段】本開示のガラス母材の製造方法は、原料ガスポートから噴出される原料ガスの流量である第一原料ガス流量と、不活性ガスポートから噴出される不活性ガスの流量である第一不活性ガス流量と、からなる第一流量条件と、原料ガスポートから噴出される原料ガスの流量である第二原料ガス流量と、不活性ガスポートから噴出される不活性ガスの流量である第二不活性ガス流量と、からなる第二流量条件と、を含み、第一流量条件と第二流量条件とを切り替えることが可能であり、第一原料ガス流量は第二原料ガス流量よりも大きく、第一不活性ガス流量は第二不活性ガス流量よりも小さい。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バーナにより形成された火炎中に原料ガスを噴出することにより、ガラス微粒子を生成し、ターゲット部材にガラス微粒子を堆積させるガラス母材の製造方法であって、
前記バーナは、
前記原料ガスを噴出する原料ガスポートと、
前記原料ガスポートに隣接して囲むように設けられ、不活性ガスを噴出する不活性ガスポートと、
前記不活性ガスポートの周囲に設けられ、燃焼ガスおよび助燃ガスを噴出する火炎形成ポートと、
を備え、
前記ガラス母材の製造方法は、
前記原料ガスポートから噴出される前記原料ガスの流量である第一原料流量と、前記不活性ガスポートから噴出される前記不活性ガスの流量である第一不活性ガス流量と、からなる第一流量条件と、
前記原料ガスポートから噴出される前記原料ガスの流量である第二原料流量と、前記不活性ガスポートから噴出される前記不活性ガスの流量である第二不活性ガス流量と、からなる第二流量条件と、を含み、
第一流量条件と第二流量条件とを切り替えることが可能であり、
前記第一原料流量は前記第二原料流量よりも大きく、前記第一不活性ガス流量は前記第二不活性ガス流量よりも小さい、
ガラス母材の製造方法。

【請求項2】

前記バーナを前記ターゲット部材に対して相対的に往復運動させることにより、ガラス母材を長尺状に形成するガラス母材の製造方法であって、
前記ターゲット部材の中心部に対しては、前記第一流量条件でガラス母材を形成し、
前記ターゲット部材の端部に対しては、前記第二流量条件でガラス母材を形成する、
請求項１に記載のガラス母材の製造方法。

【請求項3】

前記ターゲット部材にガラス微粒子が堆積していない堆積開始段階において、前記第二流量条件でガラス母材を形成する、請求項１に記載のガラス母材の製造方法。

【請求項4】

前記第二流量条件において、前記不活性ガスポートにおける前記不活性ガスの噴出流速は、前記原料ガスポートにおける前記原料ガスの噴出流速よりも大きい、請求項１に記載のガラス母材の製造方法。

【請求項5】

前記バーナへ供給する前記原料ガスの流量を調節する流量調節器は、ノーマルオープン型である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のガラス母材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ガラス母材の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１のようなガラス母材の製造方法が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－２４６３１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１には、原料ガスと燃焼ガス及び助燃ガスとの間に不活性ガスを噴出するバーナを用いてガラス母材を形成するガラス母材の製造方法について記載されている。また、特許文献１に記載のガラス母材の製造方法は、バーナによってターゲット部材にガラス微粒子を堆積させる堆積モードと、ターゲット部材にガラス微粒子を堆積させない非堆積モードとを備え、非堆積モードにおいては原料ガスの流量を低下させることが記載されている。

【0005】

燃焼ガスと助燃ガスにより形成される火炎中に原料ガスが噴出されると、原料ガスが火炎加水分解反応してガラス微粒子が生成され、ターゲット部材にガラス微粒子が堆積する。ところで、原料ガスの流量を下げた状態において、バーナから噴出される原料ガスの流速が低減する。この状態において、原料ガスの反応がバーナ付近で発生することによって、バーナ付近でガラス微粒子が生成されてしまいバーナ先端にガラス微粒子が付着し、所望の形状にガラス母材を形成できないことがある。

【0006】

本開示は、製造工程中で原料ガスの流量を低下させることがあっても、良好にガラス母材を形成できるガラス母材の製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様に係るガラス母材の製造方法は、
バーナにより形成された火炎中に原料ガスを噴出することにより、ガラス微粒子を生成し、ターゲット部材にガラス微粒子を堆積させるガラス母材の製造方法であって、
前記バーナは、
前記原料ガスを噴出する原料ガスポートと、
前記原料ガスポートに隣接して囲むように設けられ、不活性ガスを噴出する不活性ガスポートと、
前記不活性ガスポートの周囲に設けられ、燃焼ガスおよび助燃ガスを噴出する火炎形成ポートと、
を備え、
前記ガラス母材の製造方法は、
前記原料ガスポートから噴出される前記原料ガスの流量である第一原料流量と、前記不活性ガスポートから噴出される前記不活性ガスの流量である第一不活性ガス流量と、からなる第一流量条件と、
前記原料ガスポートから噴出される前記原料ガスの流量である第二原料流量と、前記不活性ガスポートから噴出される前記不活性ガスの流量である第二不活性ガス流量と、からなる第二流量条件と、を含み、
第一流量条件と第二流量条件とを切り替えることが可能であり、
前記第一原料流量は前記第二原料流量よりも大きく、前記第一不活性ガス流量は前記第二不活性ガス流量よりも小さい。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、製造工程中で原料ガスの流量を低下させることがあっても、良好にガラス母材を形成できるガラス母材の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の実施形態に係るガラス母材の製造方法を用いてガラス母材を製造することが可能なガラス母材の製造装置の一例を示す概略構成図である。

【図2】ガラス合成用のバーナの一例を示す図である。

【図3】バーナから噴出される各ガスの流量条件の一例を示す図である。

【図4】ガラス微粒子の堆積開始段階における各ガスの流量条件の一例を示す図である。

【図5】ガラス母材の製造装置の変形例を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（本開示の実施形態の説明）
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
本開示の一態様に係るガラス母材の製造方法は、
（１）バーナにより形成された火炎中に原料ガスを噴出することにより、ガラス微粒子を生成し、ターゲット部材にガラス微粒子を堆積させるガラス母材の製造方法であって、
前記バーナは、
前記原料ガスを噴出する原料ガスポートと、
前記原料ガスポートに隣接して囲むように設けられ、不活性ガスを噴出する不活性ガスポートと、
前記不活性ガスポートの周囲に設けられ、燃焼ガスおよび助燃ガスを噴出する火炎形成ポートと、
を備え、
前記ガラス母材の製造方法は、
前記原料ガスポートから噴出される前記原料ガスの流量である第一原料流量と、前記不活性ガスポートから噴出される前記不活性ガスの流量である第一不活性ガス流量と、からなる第一流量条件と、
前記原料ガスポートから噴出される前記原料ガスの流量である第二原料流量と、前記不活性ガスポートから噴出される前記不活性ガスの流量である第二不活性ガス流量と、からなる第二流量条件と、を含み、
第一流量条件と第二流量条件とを切り替えることが可能であり、
前記第一原料流量は前記第二原料流量よりも大きく、前記第一不活性ガス流量は前記第二不活性ガス流量よりも小さい。
上記製造方法によれば、第一原料流量は第二原料流量よりも大きく、第一不活性ガス流量は第二不活性ガス流量よりも小さいので、第一流量条件から第二流量条件に切り替わると、原料ガスの流量が低下して、原料ガスと燃焼ガス及び助燃ガスとの間に噴出される不活性ガスの流量が増加する。これにより、バーナ付近において、原料ガスと燃焼ガス及び助燃ガスとが反応しにくくなるので、バーナ自体にガラス微粒子が付着しにくくなり、ガラス母材を良好に形成することができる。

【0011】

（２）上記（１）の製造方法は、前記バーナを前記ターゲット部材に対して相対的に往復運動させることにより、ガラス母材を長尺状に形成するガラス母材の製造方法であって、
前記ターゲット部材の中心部に対しては、前記第一流量条件でガラス母材を形成し、
前記ターゲット部材の端部に対しては、前記第二流量条件でガラス母材を形成してもよい。
ガラス母材を良好に形成するためには、ターゲット部材の端部においてはターゲット部材の中心部よりも原料ガスの流量を低下させた状態で、ガラス母材の形成を行うことが望ましい。上記製造方法のように、ターゲット部材の中心部では第一流量条件でガラス母材を形成し、ターゲット部材の端部では第二流量条件でガラス母材の形成を行うことで、バーナ自体にガラス微粒子が堆積しにくくなる。

【0012】

（３）上記（１）または（２）の製造方法の前記ターゲット部材にガラス微粒子が堆積していない堆積開始段階において、前記第二流量条件でガラス母材を形成してもよい。
ターゲット部材にガラス微粒子が堆積していない堆積開始段階においては、ガラス微粒子の嵩密度を上げて堆積したガラス母材の強度を得るために、原料ガスの流量を減らすことが望ましい。上記製造方法によれば、堆積開始段階において、第二流量条件でガラス母材を形成するので、堆積開始段階で原料ガスの流量を減らした状態であっても、バーナにガラス微粒子が付着しにくい。

【0013】

（４）上記（１）から（３）のいずれかの製造方法の前記第二流量条件において、前記不活性ガスポートにおける前記不活性ガスの噴出流速は、前記原料ガスポートにおける前記原料ガスの噴出流速よりも大きくてもよい。
バーナ先端付近で不活性ガスの流速が低下すると、原料ガスと燃焼ガス及び助燃ガスとの間で反応が起きやすくなり、ガラス微粒子がバーナ先端及びバーナ先端に既に付着したガラス微粒子に堆積しやすくなる。上記製造方法によれば、第二流量条件において、不活性ガスポートにおける不活性ガスの噴出流速は、原料ガスポートにおける原料ガスの噴出流速よりも大きいので、ポート付近では原料ガスと燃焼ガス及び助燃ガスとの間で反応が起きにくい。

【0014】

（５）上記（１）から（４）のいずれかの製造方法において、前記バーナへ供給する前記原料ガスの流量を調節する流量調節器は、ノーマルオープン型であってもよい。
ノーマルオープン型の流量調節器はノーマルクローズ型の流量調節器よりも小流量域における制御が難しい。このため、ノーマルオープン型の流量調節器は小流量域において流量が周期的に昇降するハンチング現象が生じやすく、一定の流量を保ちづらい場合がある。上記製造方法によれば、ノーマルオープン型の流量調節器によって原料ガスの流量を小さくする場合であってもバーナにガラス微粒子が付着しづらいので、良好なガラス母材の製造状態を維持できる。

【0015】

（本開示の実施形態の詳細）
本開示の実施形態に係るガラス母材の製造方法の具体例を、以下に図面を参照して説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0016】

図１は、本開示の実施形態に係るガラス母材の製造方法を用いてガラス母材を製造することが可能なガラス母材の製造装置１の一例を示す概略構成図である。図１に示すように、ガラス母材の製造装置１は、回転するターゲット部材１１を収容する反応容器１０と、ターゲット部材１１に向けてガラス微粒子を噴き付けるガラス合成用のバーナ２０と、を備えている。

【0017】

反応容器１０の上壁には不図示の貫通孔が設けられており、棒状のターゲット部材１１がこの貫通孔を上下方向に挿通されるように配置されている。ターゲット部材１１は、上端が回転チャック１３の保持部１２により保持される。回転チャック１３は上下に移動可能であり、保持部１２を軸回りに回転させるように構成されている。回転チャック１３は、その高さ位置に応じた信号が本製造装置の制御部（図示省略）に送信されるように構成されている。また、反応容器１０には、ターゲット部材１１を挟んで、バーナ２０が配置されている側とは反対側に排気管１４が設けられている。排気管１４は、所定量のガスの排気を行い、ターゲット部材１１に堆積されずに反応容器１０内に浮遊するガラス微粒子を外部に排除する。

【0018】

バーナ２０は、例えば、Ｈ_２ガスを燃焼ガスとし、Ｏ_２ガスを助燃ガスとし、Ｎ_２ガス又はＡｒガスなどの不活性ガスをキャリアガス又はシールガスとして、ＳｉＣｌ_４、ドープ剤としてのＧｅＣｌ_４などの各種の原料ガスによる火炎の加水分解反応によりガラス微粒子を生成する。ここで、原料ガスは、各種の原料ガスを含むガスを指す。すなわち、ＳｉＣｌ₄、ＧｅＣｌ₄などの各種の原料ガスと他のガスとの混合ガスでもよいし、各種の原料ガスのみでもよい。他のガスは例えば燃焼ガスまたは助燃ガスであってよく、燃焼ガスまたは助燃ガスに加えて不活性ガスを含むガスでもよい。
バーナ２０は、生成されたガラス微粒子をターゲット部材１１に向けて噴出しつつ、ターゲット部材１１が回転しながら上下方向へ往復移動することにより、ターゲット部材１１における所定範囲の領域にガラス微粒子を堆積させる。

【0019】

図２は、バーナ２０をガスの噴出側から見た図、すなわち図１においてガラス母材１５側からバーナ２０を見た図である。図２に示すように、バーナ２０は、中心部に設けられた原料ガスポート２１と、原料ガスポート２１に隣接して原料ガスポート２１を囲むように設けられた不活性ガスポート２２と、不活性ガスポート２２の周囲に設けられた火炎形成ポート２５と、で構成されている。火炎形成ポート２５は、不活性ガスポート２２に隣接して不活性ガスポート２２を囲むように設けられた燃焼ガスポート２３と、助燃ガスポート２４とで構成されている。助燃ガスポート２４は、燃焼ガスポート２３に隣接して燃焼ガスポート２３を囲むように設けられた外助燃ガスポート２４ｂと、燃焼ガスポート２３内に不活性ガスポート２２を囲むように配置された複数（本例では８個）の内助燃ガスポート２４ａと、で構成されている。なお、外助燃ガスポート２４ｂには助燃ガスの代わりに不活性ガスを供給してもよい。

【0020】

図１に示すように、バーナ２０には、上述した各ガスポート２１,２２,２３,２４へ各ガスを供給するためのガス供給装置２６が、それぞれの配管１２１,１２２,１２３,１２４を介して接続されている。また、各配管１２１,１２２,１２３,１２４には、ガス供給装置２６からバーナ２０へ供給する各ガスの流量を調整するための流量調節器２７（２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ）が設けられている。

【0021】

流量調節器２７のうち少なくとも原料ガスポート２１に供給するガスの流量を調整する原料ガス流量調節器２７ａは、電源がオフの状態で開状態となるノーマルオープン型の調節器である。流量調節器２７は、本製造装置の制御部（図示省略）からの制御信号に基づき、バーナ２０へ供給する各ガスの流量を制御する。

【0022】

このように、本開示の実施形態に係るガラス母材の製造装置１は、バーナ２０と、軸回りに回転するターゲット部材１１とを相対的に往復移動させてターゲット部材１１にガラス微粒子を堆積させるＯＶＤ法（外付け法）に用いられる。

【0023】

次に、ガラス母材の製造装置１を用いたガラス母材１５の製造方法について、図３及び図１を参照して説明する。図３は、ガラス母材１５の製造時におけるバーナ２０の各ガスポート２１,２２,２３,２４から噴出されるガス流量の変化を示す図である。

【0024】

図３に示すように、各ガスポート２１,２２,２３,２４から噴出されるガス流量には、第一流量条件と第二流量条件とが設定されている。第一流量条件は、原料ガスポート２１から噴出される原料ガスの流量が第一原料ガス流量Ａ１となり、不活性ガスポート２２から噴出される不活性ガスの流量が第一不活性ガス流量Ｂ１となるように設定された流量条件である。第二流量条件は、原料ガスポート２１から噴出される原料ガスの流量が第二原料ガス流量Ａ２となり、不活性ガスポート２２から噴出される不活性ガスの流量が第二不活性ガス流量Ｂ２となるように設定された流量条件である。

【0025】

第一流量条件において噴出される第一原料ガス流量Ａ１は、第二流量条件において噴出される第二原料ガス流量Ａ２よりも大きい流量である。第一流量条件において噴出される第一不活性ガス流量Ｂ１は、第二流量条件において噴出される第二不活性ガス流量Ｂ２よりも小さい流量である。

【0026】

また、第二流量条件において、不活性ガスポート２２から噴出される不活性ガスの噴出流速と、原料ガスポート２１から噴出される原料ガスの噴出流速とを比較すると、不活性ガスの噴出流速の方が原料ガスの噴出流速よりも大きい。噴出流速とは、バーナ２０の各ガスポート２１,２２,２３,２４の出口部における平均流速のことであり、各ガスポート２１,２２,２３,２４の流量／断面積により算出される値である。

【0027】

また、第二流量条件において、不活性ガスポート２２から噴出される第二不活性ガス流量Ｂ２と、原料ガスポート２１から噴出される第二原料ガス流量Ａ２とを比較すると、第二不活性ガス流量Ｂ２の方が第二原料ガス流量Ａ２よりも大きい。なお、第一流量条件において、原料ガスポート２１から噴出される第一原料ガス流量Ａ１と、不活性ガスポート２２から噴出される第一不活性ガス流量Ｂ１とを比較すると、第一原料ガス流量Ａ１の方が第一不活性ガス流量Ｂ１よりも大きい。

【0028】

また、第二流量条件において燃焼ガスポート２３から噴出される燃焼ガスの流量である第二燃焼ガス流量Ｃ２と、第一流量条件において燃焼ガスポート２３から噴出される燃焼ガスの流量である第一燃焼ガス流量Ｃ１とを比較すると、第二燃焼ガス流量Ｃ２の方が第一燃焼ガス流量Ｃ１よりも大きい。同様に、第二流量条件において助燃ガスポート２４から噴出される助燃ガスの流量である第二助燃ガス流量Ｄ２と、第一流量条件において助燃ガスポート２４から噴出される燃焼ガスの流量である第一助燃ガス流量Ｄ１とを比較すると、第二助燃ガス流量Ｄ２の方が第一助燃ガス流量Ｄ１よりも大きい。なお、燃焼ガスと助燃ガスのうち、燃焼ガスの流量のみを第二流量条件で増加させて、助燃ガスの流量は第一流量条件と第二流量条件で一定のままとしてもよい。

【0029】

【表1】

【0030】

一例として、表１に示すように、原料ガス流量は、第一流量条件の流量：第二流量条件の流量＝１：０．５に設定されていてもよい。不活性ガス流量は、第一流量条件の流量：第二流量条件の流量＝１：２に設定されていてもよい。燃焼ガス流量は、第一流量条件の流量：第二流量条件の流量＝１：１．２に設定されていてもよい。助燃ガス流量は、第一流量条件の流量：第二流量条件の流量＝１：１．２に設定されていてもよい。また、第一流量条件における原料ガス流量と不活性ガス流量と燃焼ガス流量と助燃ガス流量との総量は、第二流量条件における原料ガス流量と不活性ガス流量と燃焼ガス流量と助燃ガス流量との総量と相違するように設定されていてもよい。

【0031】

第一流量条件は、ターゲット部材１１の長手方向における中心部に対してガラス微粒子を噴出しガラス母材１５の有効部を形成する流量条件である。有効部とは、ガラス母材１５から製品となる光ファイバを製造できる部分である。第二流量条件は、ターゲット部材１１の長手方向における両端部に対してガラス微粒子を噴出しガラス母材１５の非有効部を形成する流量条件である。例えば、図１に示す長尺状のガラス母材１５において、ターゲット部材１１の長手方向におけるＹ１の位置からＹ２の位置までの領域が中心部（有効部）であり、Ｙ２の位置からＹ３の位置までの領域及びＹ１の位置からＹ４の位置までの領域が端部（非有効部）である。

【0032】

次に、図３に示すガス流量の変化を図１に示すガラス母材の製造装置１によるガラス母材１５の製造に対応させながら説明する。図３における時間ｔ１から時間ｔ２までの期間がターゲット部材１１のＹ１の位置からＹ２の位置までの領域をバーナ２０が相対的に上方へ向かって移動しながらガラス微粒子を堆積させる期間であり、時間ｔ３から時間ｔ４までの期間がターゲット部材１１のＹ２の位置からＹ１の位置までの領域をバーナ２０が相対的に下方へ向かって移動しながらガラス微粒子を堆積させる期間である。

【0033】

ガラス母材１５の製造中、回転チャック１３は、回転チャック１３の高さ位置に対応する信号を制御部へ送る。制御部は回転チャック１３からの信号に基づいてターゲット部材１１におけるバーナ２０に対向する高さ位置（すなわち堆積位置）を算出する。なお、制御部は、回転チャック１３からの信号に限らず回転チャック１３を制御するための信号に基づいて堆積位置を算出しても良い。

【0034】

図１に示すように、ガラス母材の製造装置１によるガラス母材１５の製造中において、現在のバーナ２０がターゲット部材１１の長手方向における中央の位置にあり、バーナ２０が相対的に上方向へ移動（ターゲット部材１１がバーナ２０に対して下方へ移動）している状態であるとする。

【0035】

その状態では、堆積位置がＹ１とＹ２の間の位置であることに基づいて、制御部は、流量調節器２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄからガスポート２１,２２,２３,２４へそれぞれ供給される各ガスの流量が第一流量条件のガス流量となるように制御する。

【0036】

次に、所定時間後（時間ｔ２）に、堆積位置が上方向移動におけるＹ２の位置に達すると、制御部は、流量調節器２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄからガスポート２１,２２,２３,２４へそれぞれ供給される各ガスの流量が第二流量条件のガス流量となるように制御する。これにより、ターゲット部材１１の長手方向におけるＹ１の位置からＹ２の位置までの中心部に対して、第一流量条件のガスがガスポート２１,２２,２３,２４から噴出されてガラス微粒子が堆積されるとともに、Ｙ２の位置においてガスポート２１,２２,２３,２４から噴出されるガス流量が第二流量条件へと切り替えられる。

【0037】

次に、回転チャック１３は、バーナ２０の位置がＹ３の位置に達すると、ターゲット部材１１の移動方向を反転させて、バーナ２０がターゲット部材１１に沿って相対的に下方向へ移動（ターゲット部材１１がバーナ２０に対して上方へ移動）するように制御する。

【0038】

次に、所定時間後（時間ｔ３）に、バーナ２０による堆積位置が下方向移動におけるＹ２の位置に達すると、制御部は、流量調節器２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄからガスポート２１,２２,２３,２４へそれぞれ供給される各ガスの流量が第一流量条件のガス流量となるように制御する。
このように、ターゲット部材１１の長手方向における上方側端部であるＹ３の位置付近において第二流量条件のガスがガスポート２１,２２,２３,２４から噴出されてガラス微粒子が堆積される。また、Ｙ２の位置においてガスポート２１,２２,２３,２４から噴出されるガス流量が第一流量条件と第二流量条件との間で切り替えられる。

【0039】

次に、所定時間後（時間ｔ４）に、バーナ２０による堆積位置が下方向移動におけるＹ１の位置に達すると、制御部は、流量調節器２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄからガスポート２１,２２,２３,２４へそれぞれ供給される各ガスの流量が第二流量条件のガス流量となるように制御する。これにより、ターゲット部材１１の長手方向におけるＹ２の位置からＹ１の位置までの中心部に対して、第一流量条件のガスがガスポート２１,２２,２３,２４から噴出されてガラス微粒子が堆積されるとともに、Ｙ１の位置においてガスポート２１,２２,２３,２４から噴出されるガス流量が第二流量条件へと切り替えられる。

【0040】

次に、回転チャック１３は、バーナ２０の位置がＹ４の位置に達すると、ターゲット部材１１の移動方向を反転させて、バーナ２０がターゲット部材１１に沿って相対的に上方向へ移動するように制御する。

【0041】

次に、所定時間後（時間ｔ５）に、バーナ２０による堆積位置が上方向移動におけるＹ１の位置に達すると、制御部は、流量調節器２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄからガスポート２１,２２,２３,２４へそれぞれ供給される各ガスの流量が第一流量条件のガス流量となるように制御する。
このように、ターゲット部材１１の長手方向における下方側端部Ｙ４の位置付近において第二流量条件のガスがガスポート２１,２２,２３,２４から噴出されてガラス微粒子が堆積される。また、Ｙ１の位置においてガスポート２１,２２,２３,２４から噴出されるガス流量が第一流量条件と第二流量条件との間で切り替えられる。

【0042】

これら第一流量条件及び第二流量条件による一連の処理工程が繰り返されることにより、中心部では第一流量条件により同一径のガラス母材が形成されるとともに、上下両端部では第二流量条件により端部ほど径が小さいガラス母材が形成される。

【0043】

次に、ガラス母材１５の製造過程において、ターゲット部材１１に対するガラス微粒子の堆積が開始された堆積開始段階におけるガスの流量条件について、図４を参照して説明する。図４は、堆積開始段階においてバーナ２０の各ガスポート２１,２２,２３,２４から噴出されるガス流量の変化を示す図である。

【0044】

図４に示すように、ターゲット部材１１に対するガラス微粒子の堆積が開始された堆積開始段階、すなわちターゲット部材１１に対してガラス微粒子が堆積されていない所定の期間（時間ｔ０１～時間ｔ０２）においは、ガスポート２１,２２,２３,２４から第二流量条件のガスが噴出されてターゲット部材１１にガラス微粒子が堆積される。所定の期間とは、例えば、ターゲット部材１１の表面がガラス微粒子によりほぼ隙間なく一様に堆積された状態となるまでの期間のことをいう。つまり、堆積開始段階においては、ターゲット部材１１の長手方向における下端のＹ４の位置から上端のＹ３の位置までの領域、すなわち端部だけでなく中心部においても第二流量条件でガラス母材１５を形成する。上述したように、第二流量条件において、不活性ガスの第二不活性ガス流量Ｂ２は、原料ガスの第二原料ガス流量Ａ２よりも大きくなるように設定されている。

【0045】

ところで、燃焼ガスと助燃ガスにより形成される火炎中に原料ガスを噴出することによりガラス微粒子を生成し、ターゲット部材にガラス微粒子を堆積する際において、原料ガスの流量を下げた状態にすると、バーナから噴出される原料ガスの流速が低減する。この状態において、原料ガスの反応がバーナ付近で発生すると、バーナ付近でガラス微粒子が生成されてしまいバーナ先端にガラス微粒子が付着し、ガラス母材を良好に形成できないことがある。例えば、原料ガスの流量を低下させるとき、目標とする流量をオーバーシュートして、目標とする流量を下回った流量から徐々に目標とする流量に近づくことがある。目標とする流量をオーバーシュートして下回る状態では、特にバーナ付近で原料ガスと燃焼ガス及び助燃ガスとが反応しやすく、生成されたガラス微粒子がバーナ自体に付着することがある。

【0046】

これに対して、本実施形態のガラス母材１５の製造方法によれば、第一流量条件の第一原料ガス流量Ａ１は第二流量条件の第二原料ガス流量Ａ２よりも大きく設定され、第一流量条件の第一不活性ガス流量Ｂ１は第二流量条件の第二不活性ガス流量Ｂ２よりも小さく設定されている。このため、バーナ２０から噴出されるガスの流量が第一流量条件から第二流量条件に切り替わると、原料ガスの流量が第一原料ガス流量Ａ１から第二原料ガス流量Ａ２に低下して、原料ガスと燃焼ガス及び助燃ガスとの間に噴出される不活性ガスの流量が第一不活性ガス流量Ｂ１から第二不活性ガス流量Ｂ２に増加する。これにより、バーナ２０付近において、原料ガスと燃焼ガス及び助燃ガスとが反応しにくくなるので、原料ガスの流量を低下させることがあっても、バーナ２０自体にガラス微粒子が付着しにくくなり、ガラス母材１５を良好に形成することができる。

【0047】

また、ガラス母材の製造方法にあっては、ガラス母材を良好に形成するためには、ターゲット部材の端部においてはターゲット部材の中心部よりも原料ガスの流量を低下させた状態で、ガラス母材の形成を行うことが望ましい。これに対して、本実施形態のガラス母材１５の製造方法においては、ターゲット部材１１のＹ１の位置からＹ２の位置までの中心部では第一流量条件の第一原料ガス流量Ａ１でガラス母材１５を形成し、ターゲット部材１１のＹ２の位置からＹ３の位置までの上方側端部及びＹ１の位置からＹ４の位置までの下方側端部では第二流量条件の第二原料ガス流量Ａ２でガラス母材１５の形成を行う。これにより、ガラス母材１５を良好に形成しつつ、バーナ２０自体にガラス微粒子を堆積しにくくすることができる。

【0048】

本実施形態のガラス母材１５の製造方法によれば、ターゲット部材１１にガラス微粒子が堆積していない堆積開始段階において、バーナ２０のガスポート２１,２２,２３,２４から第二流量条件のガスを噴出してターゲット部材１１にガラス微粒子を堆積する。ガラス微粒子が堆積していない堆積開始段階においては、ターゲット部材１１に堆積するガラス微粒子の嵩密度を上げてガラス微粒子堆積体（ガラス母材１５）の強度を高めることが望ましい。そして、ガラス微粒子の嵩密度を上げるためには、原料ガスの流量を減らすことが望ましい。上記製造方法によれば、堆積開始段階において、原料ガスが第二原料ガス流量Ａ２である第二流量条件でガラス母材１５を形成するので、ガラス微粒子の嵩密度を上げることができるとともに、堆積開始段階で原料ガスの流量を減らした状態であっても、バーナ２０にガラス微粒子が付着しにくい。

【0049】

本実施形態のガラス母材１５の製造方法は、第二流量条件において、不活性ガスポート２２における不活性ガスの噴出流速は、原料ガスポート２１における原料ガスの噴出流速よりも大きい。バーナ２０の先端付近で不活性ガスの流速が低下すると、原料ガスと燃焼ガス及び助燃ガスとの間で反応が起きやすくなり、ガラス微粒子がバーナ２０の先端及びバーナ２０の先端に既に付着したガラス微粒子に堆積しやすくなる。上記製造方法によれば、第二流量条件において、不活性ガスポート２２における不活性ガスの噴出流速が、原料ガスポート２１における原料ガスの噴出流速よりも大きいので、原料ガスの流量が低下しても、ポート付近での原料ガスと燃焼ガス及び助燃ガスとの反応が起きにくく、バーナ２０にガラス微粒子が付着しにくい。

【0050】

本実施形態のガラス母材１５の製造方法において、バーナ２０へ供給する原料ガスの流量を調節する原料ガス流量調節器２７ａ（流量調節器２７のうちの一つ）は、ノーマルオープン型である。ノーマルオープン型の流量調節器はノーマルクローズ型よりも小流量域における制御が難しい。このため、ノーマルオープン型の流量調節器は小流量域において流量が周期的に昇降するハンチング現象が生じやすく、一定の流量を保ちづらい場合がある。上記製造方法によれば、ノーマルオープン型の流量調節器によって原料ガスポート２１からの原料ガスの流量を小さくする場合であっても不活性ガスポート２２からの不活性ガスの流量を大きくするので、バーナ２０にガラス微粒子を付着しづらくでき、良好なガラス母材１５の製造状態を維持できる。

【0051】

本実施形態のガラス母材１５の製造方法によれば、第二流量条件においては第二燃焼ガス流量Ｃ２が第一燃焼ガス流量Ｃ１よりも大きく、第二助燃ガス流量Ｄ２が第一助燃ガス流量Ｄ１よりも大きい。このように、ターゲット部材１１の端部において原料ガスの流量を減少させるとともに、燃焼ガス及び助燃ガスの流量を増加させることにより、堆積するガラス微粒子の嵩密度を増加させることができる。これにより、ガラス母材１５の端部におけるクラック発生（スス割れ）を抑制することができる。

【0052】

（変形例）
上述した例では、１本のバーナを備えたＯＶＤ法によりガラス母材１５を製造する場合について説明したが、これに限定されない。本発明に係るガラス母材の製造方法は、例えば、図５に示すように、複数本（例えば、６本）のバーナ１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄ，１２０ｅ，１２０ｆで構成されたバーナ列を備えたガラス母材の製造装置１００を用いてもよい。ターゲット部材１１は、軸回りに回転しながら矢印Ｑで示すように各バーナ１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄ，１２０ｅ，１２０ｆに対して相対的に上下に往復移動する。往復移動する範囲は、図１で示した例より小さい。製造装置１００は、各バーナ１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄ，１２０ｅ，１２０ｆで生成されたガラス微粒子をそれぞれターゲット部材１１の長手方向の一部を覆うように堆積させ、且つ隣り合うバーナによりガラス微粒子を堆積させた範囲が連続して一つのガラス微粒子堆積体を形成するガラス母材の製造方法を実施することができる。なお、図示は省略するが、各バーナ１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄ，１２０ｅ，１２０ｆには、それぞれガスポート２１～２４が接続されている。また、図５に示す製造装置１００において、図１の製造装置１と同様の機能を有する部材については同じ符号を付している。

【0053】

図５に示す製造装置１００の場合には、上下方向のバーナ列の両端に配置されたバーナ１２０ａ及び１２０ｆから噴出される各ガスの流量が第一流量条件と第二流量条件とに切り替えられる。これに対して、バーナ１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄ，１２０ｅから噴出される各ガスの流量は、第一流量条件が維持される。バーナ列に対して相対的にターゲット部材１１が下降した図５の状態においては、バーナ１２０ａから噴出される各ガスの流量が第一流量条件に切り替えられ、バーナ１２０ｆから噴出される各ガスの流量が第二流量条件に切り替えられる。これにより、ターゲット部材１１の中心部では第一流量条件でガラス母材１５を形成し、ターゲット部材１１の端部では第二流量条件でガラス母材１５の形成を行うことができる。この変形例においても、図１から図４に示した実施形態と同様に、バーナ自体にガラス微粒子が堆積しにくくなる。

【0054】

この変形例においても、堆積開始段階においては、すべてのバーナ１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄ，１２０ｅ，１２０ｆについて第二流量条件でガラス母材１５を形成してもよい。

【0055】

以上、本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。また、上記説明した構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等に変更することができる。

【0056】

例えば、本実施形態において、ターゲット部材は上下方向に配置されているが、ターゲット部材が水平方向に配置されている場合でも、本開示において説明した製造方法を適用できる。
また、本実施形態において、ターゲット部材ではなくバーナが上下方向に移動することでガラス微粒子を堆積させてもよい。この場合であっても、本開示の製造方法を適用できる。

【符号の説明】

【0057】

１，１００ ガラス母材の製造装置
１１ ターゲット部材
１２ 保持部
１３ 回転チャック
１４ 排気管
１５ ガラス母材
２０，１２０ａ～１２０ｆ バーナ
２１ 原料ガスポート
２２ 不活性ガスポート
２３ 燃焼ガスポート
２４ 助燃ガスポート
２４ａ 内助燃ガスポート
２４ｂ 外助燃ガスポート
２５ 火炎形成ポート
２６ ガス供給装置
２７，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ 流量調節器
２７ａ 原料ガス流量調節器
２７ｂ 不活性ガス流量調節器
２７ｃ 燃焼ガス流量調節器
２７ｄ 助燃ガス流量調節器
１２１，１２２，１２３，１２４ 配管
Ａ１ 第一原料ガス流量
Ａ２ 第二原料ガス流量
Ｂ１ 第一不活性ガス流量
Ｂ２ 第二不活性ガス流量
Ｃ１ 第一燃焼ガス流量
Ｃ２ 第二燃焼ガス流量
Ｄ１ 第一助燃ガス流量
Ｄ２ 第二助燃ガス流量

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】