光纤广泛用于光通信、光计测等用途。
例如，单一型式的石英光纤具有直径为10μm的心子、形成于该心子外周 的直径为125μm的包层以及粘附在该包层外周上的树脂包覆层。提高折射率 用的掺杂剂导入心子，心子的折射率比包层的折射率更高。
这种光纤，对光纤母材进行加热拉丝而形成。光纤母材具有相当于光纤 心子的部分的心子部和相当于光纤包层的部分的包层部。
在对由心子部和遮住其外周的包层部构成的透明的被玻璃化的光纤母材 予以加热拉丝、从而制造具有例如上述的心子和包层的光纤的情况下，加热 是从位于心子部外周的包层部开始的。然而，在加热初期，通常心子部不放 入到光纤母材的前端。当光纤母材内的心子部从光纤母材的前端露出，并且 不形成拉丝时的熔化变形部的形状时，即使拉丝，心子与包层所构成的正规 的光纤也不马上形成。因此，在对光纤母材加热进行拉丝时，要预先将光纤 母材的端部形状做成拉丝时的熔化变形部的形状。如此，当一边对端部做成 拉丝时的熔化变形部的形状的光纤母材予以加热一边进行拉丝时，就不进行 无用的拉丝而形成具有例如直径为10μm的心子和形成于该心子外周上的直径 为125μm的包层的正规的单一型式的光纤。
如此，在对光纤进行拉丝时，作为其前处理，为对光纤母材的端部进行 拉丝，需要较佳的形状，例如需要加工成拉丝时的熔化变形部的形状。
在本说明书中，将该作业称之为光纤母材的端部加热·加工方法、将该处 理所使用的装置称之为光纤母材的端部加热·加工处理装置。
如何迅速、高效率地使心子部从光纤母材的前端露出是用来提高加热炉 等设备工作效率的关键。
但是，若以高速度对光纤母材的端部进行加热、加工时，因含有提高折 射率用的掺杂剂的心子部的粘度和包层部的粘度不相同，故不能根据心子部 和包层部的外径比例来拉丝，光纤直径产生变动。若光纤的直径变化较大， 则当将紫外线硬化树脂等包覆在拉丝后的光纤外周(包层的外周)上时，包覆的 厚度就不均匀，使包覆不良，并涉及到光纤的断裂。
为防止这种不良情况，过去尝试了用玻璃车床(ガラス旋盤)对光纤母材的 前端部进行机械加工使心子部从光纤的端部露出的方法。但是，这种方法有 时会使对光纤母材的表面进行机械加工时的切屑附着在光纤母材的端部上， 附着的切屑等也有时在对光纤拉丝时产生影响而引起光纤的外径不良。
另一方面，整个光纤母材在加热炉中被透明玻璃化后，被保持温度或被 加热到1200～1300℃，然后，从加热炉中拿到常温的大气中，以对光纤进行拉 丝，或准备拉丝的保管。但是，当光纤母材从加热炉中拿到大气中、而使光 纤母材的表面急剧冷却时，光纤母材的表面会残留微小的应变，该残留应变 具有使拉丝后的光纤强度下降的倾向。
发明的公开
本发明的目的在于，提供一种可去除残留在光纤母材上的微小的应变、 且可缩短光纤的拉丝工序的开始时间的光纤母材的端部加热·加工方法。
本发明的目的还在于提供一种光纤母材的端部加热·加工方法所使用的光 纤母材的端部加热·加工处理装置。
本发明的光纤母材的端部加热·加工方法具有光纤母材加工工序，其对由 心子部和位于其外周的包层部所构成的被玻璃化的光纤母材的端部予以加热 熔化加工成作为光纤来拉丝用的形状。
所述光纤母材加工工序最好具有：光纤母材定位工序，其将所述光纤母 材的端部定位在使所述光纤母材的端部加热的加热部附近；端部加工工序， 其对所述光纤母材的端部加热并将该端部加工成所述拉丝时的熔化变形部的 形状；不要部分去除工序，其对加工成所述规定形状的所述光纤母材的加热 熔化后的端部加工部的不要部分予以去除。
此外，还最好具有光纤母材端部冷却工序，其在所述不要部分去除工序 之后，对去除所述不要部分而残留的光纤母材的端部吹惰性气体进行冷却。
此外，最好在所述端部加工工序中，对所述光纤母材的端部进行加工， 以使从所述光纤母材的平行部到端部的长度成为光纤的拉丝工序的开始时间 接近最短的长度。
此外，最好具有温度下降工序，其在所述光纤母材加工工序之后，使所 述光纤母材的加热温度下降到即使将所述光纤母材置于大气环境中也不产生 热应变的温度。
此外，最好在所述温度下降工序中，将所述光纤母材整体加热到 1100～1300℃，然后，使所述光纤母材的加热温度下降到600～400℃。
此外，最好在所述端部加工工序中，在所述光纤母材的端部加热部的周 围从上部向下部使惰性密封气体流动。
此外，最好在将所述端部加工工序前的光纤母材导入加热区域之前，在 所述光纤母材的端部加热部从下部向上部使惰性密封气体流动。
此外，最好在所述光纤母材加工工序的不要部分去除工序中，由外部空 气遮断所述加热区域，在保持加热状态的状态下，将所述不要部分从所述加 热区域向外部排出。
此外，最好在所述光纤母材加工工序的不要部分去除工序中，在从光纤 拉丝开始至达到目标的拉丝速度为止的期间，保留被拉丝的光纤母材部分并 将不要部分去除。
本发明的光纤母材的端部加热·加工处理装置具有：对由心子部和包覆其 外周的包层部所构成的被玻璃化的光纤母材的端部进行加热加工的加热炉； 对所述加热加工进行控制的控制装置，所述加热炉具有：悬挂装置，其位于 该加热炉的上部，将所述光纤母材导入该加热炉，并对其升降位置进行定位； 第1加热装置，其对导入所述加热炉的所述光纤母材的下端部进行加热；不 要部分排出装置，其将所述光纤母材的下端部的加工部分中不要部分向外部 排出，所述控制装置对所述第1加热装置进行控制，将所述光纤母材的端部 加工成拉丝时的熔化变形部的形状。
最好具有不要部分切离装置，其位于所述第1加热装置的下部，将所述 光纤母材的下端部的加工部中不要部分切离。
此外，最好还具有不要部分容纳部，其位于所述不要部分切离装置的下 部，容纳切离后的不要部分。
此外，最好在所述不要部分容纳部上设置对该不要部分容纳部内进行冷 却的冷却装置。
此外，最好还具有第2加热装置，其位于所述第1加热装置的上部，将 比导入所述加热炉内的所述光纤母材的下端部还上面的部分进行加热。
此外，最好还具有制冷剂排出装置，其位于所述第1加热装置的下部， 将制冷剂吹向所述光纤母材的端部的熔化部分而固所述光纤母材的端部。
此外，所述控制装置最好是，对所述悬挂装置进行控制，而将所述光纤 母材的端部定位在使所述光纤母材的端部加热熔化的所述第1加热装置处， 并控制所述第1加热装置的温度，将所述光纤母材的端部加热熔化而将该端 部加工成拉丝时的熔化变形部的形状，再控制所述不要部分排出装置而将所 述光纤母材的端部的不要部分向外部排出。
此外，所述控制装置最好是，对所述不要部分切离装置进行控制，而将 所述不要部分切离，并使不要部分容纳在所述不要部分容纳部中，若该不要 部分冷却到规定温度以下，则驱动所述不要部分排出装置而将所述不要部分 向外部排出。
此外，所述控制装置最好是在所述光纤母材的心子部的前端成为拉丝时 的熔化变形部的形状之前，重复对所述光纤母材的定位及加热处理。
此外，所述控制装置最好是进行使从所述光纤母材的平行部到端部的长 度成为光纤的拉丝工序的开始时间接近最短时间的长度的前述工序。
此外，所述控制装置最好是在所述光纤母材端部加工工序之后驱动控制 所述第2加热装置及所述第1加热装置，使所述光纤母材的加热温度下降到 即使将所述光纤母材置于大气环境中也不产生热应变的温度。
此外，所述控制装置最好是在所述温度下降处理阶段驱动控制所述第2 加热装置及所述第1加热装置，将所述光纤母材的整体加热到1100～1300℃， 然后，使所述光纤母材的加热温度下降到600～400℃。
此外，最好还具有第1密封气体供给装置，其在所述光纤母材的端部加 工时，在所述第1加热装置的内部从上部向下部使惰性密封气体流动。
此外，最好还具有第2密封气体供给装置，其在所述光纤母材的端部加 工前的光纤母材被导入加热区域之前，在所述第1加热装置的内部从下部向 上部使惰性密封气体流动。
此外，最好还具有：在所述第1加热装置与向外部排出所述切离后的不 要部分的装置之间开闭自如地将它们之间隔开的隔开装置；用惰性气体净化 所述不要部分容纳室的内部的气体净化装置，所述不要部分容纳室位于所述 隔开装置与外部之间。
此外，所述控制装置最好是在将所述不要部分向外部排出时，关闭所述 隔开装置而使所述第1加热装置与外部空气隔离，打开所述不要部分排出装 置而将容纳于所述不要部分容纳室中的所述不要部分向外部排出，再关闭所 述排出装置而使所述不要部分容纳室与外部空气隔离，驱动所述气体净化装 置从所述不要部分容纳室排出外部空气，打开所述隔开部使所述第1加热装 置与所述不要部分容纳室连通。
此外，所述第1加热装置最好是碳膜电阻炉。
附图的简单说明
图1是本发明光纤母材的端部的加热·加工装置的第1实施形态的加热炉 的纵剖视图。
图2是表示使用图1加热炉的本发明第1实施形态的光纤母材的端部的 加热·加工方法的方框图。
图3是表示光纤母材下部的熔化加工后的第1实施形态的纵剖视图。
图4是表示光纤母材下部的熔化加工后的第2实施形态的纵剖视图。
图5是本发明光纤母材的端部的加热·加工装置的第2实施形态的第1形 态加热炉的纵剖视图。
图6是表示光纤的在拉丝工序中随着时间经过所产生的线速度及光纤长 度变化的曲线图。
图7是表示图5的端部加热·加工处理装置的加热加工炉周边气体流动与 温度分布的部分放大图。
图8是表示图5的端部加热·加工处理装置的加热加工炉与光纤母材的端 部的位置关系的示图。
图9是表示插入加热加工炉后的光纤母材的位置与光纤母材的直径之间 关系的曲线图。
图10(A)～(C)是表示有效部分开始位置P2和加速结束后位置P1、拉丝开 始位置P0之间关系的曲线图。
图11是表示光纤母材的直径(a)与插入长度(L1)之间关系的曲线图。
图12是表示光纤母材的插入长度(L1)和加速结束后位置(P1)及有效部分 开始位置(P2)之间关系的曲线图。
图13是本发明光纤母材的端部的加热·加工装置的第2实施形态的第2形 态加热炉的纵剖视图。
图14与表示图5的端部加热·加工处理装置的加热加工炉周边气体流动与 温度分布的图7相同，是表示图13的端部加热·加工处理装置的加热加工炉周 边气体流动与温度分布的部分放大图。
图15是表示图13及图14的加热加工炉附近的上部密封气体供给口的示 图。
图16是为求得间隙与上部密封气体流量之间关系而将玻璃基板安装在间 隙中的示图。
图17是表示间隙C与上部密封气体流量之间关系的曲线图。
图18(A)～(C)是光纤母材的端部的不要部分的切离位置的示图
实施发明的最佳形态
第1实施形态
图1是表示本发明光纤母材的端部加热·加工装置的第1实施形态的加热 炉主要部分的纵剖视图。
图1所示的加热炉1具有炉体4，其具有本发明第2加热装置的上部加热 炉2和本发明第1加热装置的下部加热炉3。
在炉体4内，用支承棒7a支承、容纳有被玻璃化的光纤母材7。支承棒7a 由位于其上部的悬挂机构12支承。支承棒7a和悬挂机构12构成本发明的悬 挂装置。
在下部加热炉3的下部设有气体喷嘴8。下部腔室9相当于本发明的不要 部分容纳部。
在下部腔室9的壁厚内设有使如冷却水那样的冷却媒体流动的冷却部11。 冷却部11相当于本发明的冷却装置。
气体喷嘴8的下部设置下部腔室9。多个气体喷嘴8设在炉体4的下部， 对如后所述的被加工的光纤母材7的下部进行冷却。气体喷嘴8相当于本发 明的制冷剂排出装置。
下部腔室9的下部设有防护门10。与炉体4下部的气体喷嘴8下面连接 设置的下部腔室9的下端，可由防护门10开闭。防护门10相当于本发明的 隔开装置。
玻璃化的光纤母材7具有心子部5和遮住其外周的包层部6。在本说明书 叙述的处理之后所进行的光纤拉丝工序中，当光纤母材7被加热进行拉丝时， 心子部5成为例如直径为10μm的心子，包层部6成为直径为125μm的包层。 然后，在拉丝后的光纤上包覆紫外线硬化树脂等。
作为本发明的光纤母材的端部加热·加工装置，除了加热炉1外还设有控 制装置15。控制装置15对上部加热炉2及下部加热炉3进行加热控制，作为 基本控制动作。此外，控制装置15对气体喷嘴8进行制冷剂喷射控制及对悬 挂机构12进行升降及旋转控制。控制装置15内藏有例如微机，由微机进行 上述的控制处理。
图1所示的加热炉1及控制装置15，作为本发明的光纤母材的端部加热· 加工处理装置的一个例子、并作为对光纤母材7进行加热拉丝而形成光纤的 前处理，而用于将光纤母材7的端部形成规定形状并防止冷却应变。
现参照图2来说明用加热炉1及控制装置15进行的本发明光纤母材的端 部加热·加工方法的实施形态。
图2是表示用图1的加热炉1及控制装置15进行的工序的流程图。
步骤1：光纤母材搬入工序
将具有心子部5和包层部6的玻璃化的光纤母材7用支承棒7a支承，驱 动悬挂机构12而使其下降到炉体4内部，并将光纤母材7如图1所示那样搬 入炉体4中。尤其，为使光纤母材7的下部位于下部加热炉3的附近而将光 纤母材7配设在炉体4的内部。控制装置15驱动控制悬挂机构12而进行上 述动作。
步骤2：光纤母材下端部加工工序
用控制装置15驱动下部加热炉3，用下部加热炉3对悬挂配置在炉体4 内的光纤母材7的端部进行加热。
另外，最好与步骤2～步骤4的工序同时地由步骤5叙述的上部加热炉2 将比光纤母材7的下端部还上部的光纤母材整体进行加热，步骤5的动作如 后所述。
在步骤2中，控制装置15将下部加热炉3加热控制到使光纤母材7的下 端部产生加热熔化的形状变化的温度。该温度是例如1900～2100℃。
光纤母材7的下部的熔化加工中，最好由控制装置15来调整对支承棒7a 进行支承的悬挂机构12，使该光纤母材7上下以使光纤母材7的下端的加热 熔化部位于下部加热炉3的适当的位置。
步骤3：不要部分的去除工序
光纤母材7中，包层部6部分的前端如图1所示被熔化垂下。如此垂下 的包层部分，因自重而从光纤母材7的本体上断裂并落下到下部腔室9内。
落下到下部腔室9内的不要部分(剩余部分)在由形成于腔室9壁厚部中的 冷却部11冷却到规定温度以下后，通过控制装置15的控制将防护门10打开 而排出到外部。
步骤4：加工部的冷却工序
对于步骤3中不要部分断离后的光纤母材7的端部的加热加工部，在用 控制装置15的控制下由图1所示的气体喷嘴8以高速度吹附氮或氩等惰性气 体，来冷却加热熔化部。当进行这种冷却时，由于光纤母材7的端部加热熔 化部的粘度较小，故可固定容易变形的下端部的形状。
步骤4：母材下部加工的重复工序
图3表示一度对光纤母材7下部熔化加工后的下部形状。图3例示的光 纤母材7的端部形状是，包层部6较长地延伸成圆锥状，心子部5不从光纤 母材7的端部露出。这种形状，因下端部的长度较长，故对于拉丝等用的光 纤母材7的搬运是不便的。此外，心子部5不从端部露出，且不是拉丝时的 熔化变形部的形状。因此，在对光纤进行拉丝时，在开始时也花费时间以使 光纤的外径处于恒定状态为止。在对光纤母材7的平行部进行拉丝前，光纤 的外径不稳定。作为拉丝时的熔化变形部的形状，指的就是例如那种形状。 这种包层部的熔化加工部分相当于上述的不要部分(剩余部分)。
因此，在本实施形态中，通过控制装置15的控制，对光纤母材7的下部 多次进行熔化加工，直到将光纤母材的端部形状加工成拉丝时的熔化变形部 的形状。即，利用控制装置15来多次重复上述“S1：光纤母材搬入工序”～ “S4：加工部冷却工序”，从而将图3所示的锐角形状的光纤母材7的端部 的不要部分加工成如图4所示那样心子部5的前端露出、近似拉丝时的熔化 变形部的形状。
因此，控制装置15对悬挂机构12进行控制并使支承在支承棒7a上的光 纤母材7在炉体4中下降规定距离，即以可去除不要部分的量下降。在该位 置，控制装置15对下部加热炉3进行控制，对光纤母材7的端部进行熔化加 工。多次重复这种处理。
通常，使光纤母材7下降的距离是随着处理次数增多而减少。该距离可 预先储存在控制装置15中。或者，也可在加热炉1上设置监视下部加热炉3 内部的摄像装置，将摄像装置的检测信号输入控制装置15，控制装置15进行 图象处理，确认成为图4所示的形状并使其自动停止。
通过这种重复处理，如图4所示，可缩短光纤母材7的下部前端。当然， 这种形状，心子部5从光纤母材7的下部前端露出，即从熔化而带有圆形的 包层部6的前端露出，做成近似拉丝时的熔化变形部的形状。当对图4的端 部形状的光纤母材7加热熔化进行拉丝时，可形成无浪费且质量均匀的由例 如直径为10μm的心子和位于其外周的直径为125μm的包层所构成的光纤。
在使用外径为130mm、长度为1.5m的光纤母材7的情况下，为便于拉丝 开始时的光纤的引出，图4所示的光纤母材7的下端直径D为15～25mm，最 好是约20mm左右。此外，在图4中，从光纤母材7的平行部的下端到光纤 母材7下端的长度L设定成使下个工序的拉丝工序的开始时间接近最短时间。 具体地说，长度L最好是150～300mm左右。
若如上述那样形成光纤母材7的下端，则在光纤拉丝开始时(拉丝初期)的 加热时间后，例如从拉丝开始到几十分钟后，在作为目的的光纤母材7的平 行部处进行拉丝。即，当实施本发明光纤母材的端部加热·加工方法时，可缩 短以后的拉丝工序的处理时间。
另外，当多次进行上述的“母材下部加热加工重复工序”的处理时，由 于花费时间，故用2～3次来做成图4的形状是有效的。该控制由控制装置15 进行。至成为这种形状的加工时间约是2小时左右。
作为上述“母材下部加热加工重复工序”的结束的判定方法，可采用上 述的次数判定的方法、用摄像装置的方法及其他各种方法。例如，人们目认 光纤母材7的下端进行判断指示控制装置15停止重复处理的方法。
步骤5：整体光纤母材的加热
控制装置15最好与步骤2～步骤4、步骤6的动作同时由上部加热器2来 加热比光纤母材7下端部还上部的整体光纤母材7。该理由是，因为由光纤母 材的上部加热炉2对光纤母材7的上部进行高温加热，而在该处理的前道工 序的光纤母材7的玻璃化时，残留在光纤母材内部的氦气在本加热中从光纤 母材7中排出，故拉丝中没有光纤的外径变动。另外，可抑制拉丝后光纤强 度的下降。氦气的排出还防止了拉丝后光纤的损失增加。
控制装置15将下部加热炉3的加热温度驱动控制得比上部加热炉2的加 热温度更高。例如，使用上部加热炉2的加热是1100～1300℃左右，而光纤 母材7的下部用下部加热炉3加热到1900～2100℃进行熔化加工。
步骤7：光纤母材的取出工序
取出光纤母材7的工序包括如下所述的(1)光纤母材整体低温加热工序和(2) 光纤母材的取出工序。
(1)光纤母材整体低温加热工序
在光纤母材7的端部成为近似图4所示的拉丝时的熔化变形部的形状后， 在从加热炉1中将光纤母材7取出到大气中之前，(a)，在加热炉1的内部对 光纤母材7整体加热，(b)然后，慢慢冷却。即，在利用加热来消除光纤母材7 加热后的光纤母材7的内部应力应变后，使光纤母材7的温度下降，直到光 纤母材7的温度与大气的温度之差不再产生随着急剧冷却所产生的光纤母材7 的应变的程度为止。该温度控制由控制装置15来控制上部加热器2。该工序 是母材低温加热工序。
作为这种低温加热温度，是不使光纤母材7软化的温度。例如控制装置15 对上部加热炉2控制以温度为1100～1300℃左右作为初期温度将光纤母材7 加热，然后，将上部加热炉2控制成比该初期温度足够低的温度，例如，使 光纤母材7的温度处于600℃以下，最好处于600～400℃左右。若从这种温 度使光纤母材7在大气环境中自然冷却，则光纤母材7不会产生应力应变。
要从上述加热加工温度环境推移到上述低温加热温度，最好是，首先使 光纤母材7的端部熔化加工用的下部加热炉3的温度1900～2100℃下降到上 部加热炉2的温度1100～1300℃的附近，使上部加热炉2与下部加热炉3的 整个炉体4的内部温度大致一致(1100～1300℃)，然后，最好以一定的温度斜 率使上部加热炉2与下部加热炉3下降到所控制后的低温加热温度 (600～400℃)。控制装置15将上部加热炉2与下部加热炉3的温度控制成上述 的温度。
另外，在该低温加热工序中，控制装置15最好驱动悬挂机构12而使整 个光纤母材7稍许上升，以使光纤母材7的加工部也离开下部加热炉3而由 上部加热炉2加热。
这种低温加热时间例如是2～3小时。
另外，这种低温加热工序，是可与加工光纤母材7的下部的工序分开进 行的附加性工序。该工序也可从本发明的光纤母材的端部加热·加工方法中去 除。
(2)光纤母材的取出工序
若上述的低温加热工序的处理结束，则将光纤母材7从加热炉1中排出。 作为该排出方法，通过控制装置15而将支承在支承棒7a上的光纤母材7从加 热炉1的上部排出。
由此，结束本发明光纤母材的端部加热·加工方法的处理。
上述工序中，作为本发明光纤母材加工工序的基本工序，有步骤2的光 纤母材端部加工工序、步骤3的不要部分去除工序、步骤4的加工部冷却工 序。作为光纤母材加工工序，根据需要而进行步骤6的重复工序。此外，最 好与上述工序同时进行步骤5的整个光纤母材的加热工序。
采用上述的光纤母材的端部加热·加工方法，在用加工后的光纤母材7拉 丝成光纤的情况下，由于心子部自光纤拉丝当初位于光纤母材7(包层部)的中 央部，故可进行按预定的拉丝，即使在高速拉丝时，也很少有光纤的断线现 象。因此，使用本发明的光纤母材7，既可缩短拉丝开始时间，还可减少拉丝 后光纤的断裂。
采用本发明光纤母材的端部加热·加工方法，由于可使光纤母材的下部形 状一定，故可稳定光纤母材7的搬运及拉丝条件。
在上述本发明光纤母材的端部加热·加工方法中，在步骤5所示的进行整 个光纤母材加热的工序时，由于由光纤母材的上部加热炉2对光纤母材7的 整个上部进行加热，而在该处理的前道工序的光纤母材7的玻璃化时，残留 在光纤母材内部的氦气在本加热中从光纤母材7中排出，故拉丝中无光纤的 外径变动。另外，可抑制拉丝后光纤强度的下降。还可利用氦气的排出来防 止拉丝后光纤的损失增加。
上述本发明的光纤母材的端部加热·加工方法，由于始终用获得上述效果 的处理、即与图2所示的步骤1～步骤7的处理相同的加热炉1来进行，故工 作效率高，热效率也好。
采用本发明光纤母材的端部加热·加工方法，由于对光纤母材7的整个上 部加热的上部加热炉2和对光纤母材7的下端部加热的下部加热炉3分开， 仅对光纤母材7的下端部加热的下部加热炉3的加热温度高于上部加热炉2 的加热温度，故与加热整个光纤母材7的情况相比，可缩短加热时间。
在实施本发明光纤母材的端部加热·加工方法时，不限定于上述的实施形 态。下面叙述其变形形态。
在母材下部加工工序及母材下部加工重复工序的加热中，控制装置15驱 动悬挂机构12，使光纤母材7绕其轴心旋转。这样，由于包围上部加热炉2 及下部加热炉3的光纤母材7的圆周方向的加热易被均匀化，故可稳定光纤 母材7的下端的加热熔化部的形状。
此外，最好将下部加热炉3在上下方向分割成多个，控制装置15的控制 是使相对于各自的多个下部加热器垂直方向具有温度斜率。通过如此构成， 可进一步有效地对光纤母材7的下部进行加工。
在图1所示的加热炉1中，就一并使用上部加热炉2和下部加热炉3的 情况作了说明，但如上所述，由于步骤5中叙述的光纤母材7上部整体的加 热工序是附加性工序，故在进行步骤5的工序时，可取消上部加热炉2，或也 可在步骤5中不利用控制装置15对上部加热炉2进行温度控制。
在上述图4中，例示了光纤母材7的下端的直径D和从平行部的下端到 光纤母材7的下端的长度L，若光纤母材7的外径不同，则有它们的数值也不 同的情况。
在以上例示中，以对单一型式的光纤的拉丝为前提说明了光纤母材7，而 利用本发明加工成端部的形状的光纤母材7不限于单一型式的光纤，也可适 用于其他的光纤，例如偏振波保存型光纤、分布常数型光纤等。
第2实施形态
现说明本发明光纤母材的端部加热·加工方法及光纤母材的端部加热·加工  处理装置的第2实施形态。
如上所述，本发明第1实施形态的光纤母材的端部加热·加工方法，第1 目的是在对光纤进行拉丝时将光纤母材加工成高效率的光纤母材的端部形 状。本发明的第2实施形态是进一步改进第1实施形态。
图5是作为本发明第2实施形态的第1形态的光纤母材的端部加热·加工 处理装置的部分图。
图5所示的光纤母材的端部加热·加工处理装置20具有加热加工炉21、 切断机23、切断部取出室25、防护门27及未图示的气体喷嘴。此外，端部 加热·加工处理装置20具有控制装置35。
若图5所示的端部加热·加工处理装置20与图1所示的加热炉1进行对比， 则图5的加热加工炉21与图1的下部加热炉3对应，相当于本发明的第1加 热装置。图1的下部腔室9与图5的切断部取出室25对应，相当于本发明的 不要部分容纳部。图1的防护门10与图5的防护门27对应，相当于本发明 的不要部分排出装置。图1的气体喷嘴8与图5未图示的气体喷嘴对应，相 当于本发明的制冷剂排出装置。图5的控制装置35与图1的控制装置15对 应。
图5所示的控制装置35基本上也进行图2所示的工序的控制处理。即， 图5所示的端部加热·加工处理装置20也进行图2所示的各工序，即S1：光 纤母材搬入工序、S2：母材下部加工工序、S3：不要部分去除工序、S4：加 工部冷却工序、以及S6：重复工序。当然，在第2实施形态中也可根据需要 而与这些工序同时进行步骤5的光纤母材上部整体加热工序。此外，在第2 实施形态中，也可进行步骤7的光纤母材的取出工序。
在图5的端部加热·加工处理装置20上附加有切断机23。在图1所示的 光纤母材的端部加热·加工处理装置中，其结构做成不要部分通过自重的自然 落下而容纳在下部腔室9中；而在图5所示的光纤母材的端部加热·加工处理 装置中，其结构做成用切断机23将不要部分从光纤母材7的本体部分上切离。 不要部分的切断是，切断机23将较大的冲击不给予光纤母材7的本体那样程 度的力作用于不要部分，从而将不要部分从光纤母材7的本体上切离。
图5所示的端部加热·加工处理装置20，虽然未图示图1所示的加热炉1 中的、相当于本发明第2加热装置的上部加热炉2、炉体4、支承棒7a、悬挂 机构12，但在图5的端部加热·加工处理装置20中仍设有相当于支承棒7a的 支承棒、相当于悬挂机构12的悬挂机构。另外，在图5所示的光纤母材的端 部加热·加工处理装置中，可根据需要在加热加工炉21的上部设置相当于上部 加热炉2的本发明第2加热装置。此外，在切断部取出室25的侧壁上可设置 与下部腔室9同样的冷却部。
因此，在图5所示的端部加热·加工处理装置20中，除了附加切断机23 去除不使用部分以外，也可与第1实施形态同样地对光纤母材7的端部形状 进行加工。
另外，第2实施形态特别重点说明了如何对光纤母材7的端部形状进行 加工。
本申请发明者对于图1所示的加热炉1及图5所示的端部加热·加工处理 装置20发现了可改善如下例示的不良情况。
第1不良情况是如图4所示，当全部废弃不使用部分时，在光纤的拉丝 初期阶段的加速时，即在特性不稳定期间，拉丝后的光纤是无用的。现参照 图6来详细说明。
图6是表示光纤的在拉丝工序中随着时间经过所产生的线速度及光纤长 度的变化的曲线图。横轴表示时间经过，纵轴表示线速度及光纤的长度。曲 线CV1表示线速度SPEED，曲线CV2表示光纤的长度LENGTH(km)。纵轴 的符号VR表示目标线速度，符号TACC表示加速时间。
根据本申请发明者的研究，判明了光纤的拉丝的加速时加速时间TACC所 消耗的光纤的长度为一定的数值F。由于该状态的光纤的直径不稳定，而不能 实用。因此，当将如此在拉丝初期阶段成为浪费的光纤母材的部分废弃为不 能使用部分时，光纤母材就产生浪费现象。因此，如在第1实施形态中叙述 的那样，不必完全废弃被认为不能使用部分的光纤母材。
第2不良情况是，由于加热加工炉21与切断部取出室25连续，故当将 防护门27打开向外部排出由切断机23切离光纤母材7的不能使用部分后， 外部空气就混入切断部取出室25。此时在由碳膜电阻炉构成加热加工炉21、 将该碳膜电阻炉加热后的状态下，会损伤碳膜电阻炉，使损伤后的碳膜附着 在光纤母材7的表面上。在这种粉尘附着在光纤母材7上的情况下，光纤易 断裂的问题如上所述。要防止这种碳膜电阻炉的损伤，只要等到碳膜电阻炉 的温度充分下降即可，但这样会使加工时间大大延长。
现参照图7来说明对附着在光纤母材表面上的异物所作的研究结果。图7 是图5所示的端部加热·加工处理装置20的加热加工炉21周边的局部放大图。 图7还表示加热加工炉21周边的气体流动G与温度分布。
附着在光纤母材7表面上的异物是光纤母材7熔化时所产生的SiO2的蒸 气以及来自碳膜电阻炉的碳微粒子或碳与S1O2反应所生成的SiC。这种异物 的附着在光纤母材7表面上的异物附着区域，判定为加热加工炉21的上下的 光纤母材7的温度是某个温度θ以下，例如θ=1100℃以下的部分。即，作为异 物附着区域，如图7所示，是加热加工炉21的下端部(下附着部)DP1和加热 加工炉21的上部(上附着部)DP2。附着在下端部DP1上的异物由于被作成端 部形状加工后的废弃，故无问题，但必须对附着在上附着部DP2上的异物采 取对策。
图7中的符号P0表示拉丝开始位置。
现参照图8及图9来说明光纤母材7的直径a和加热位置与加工后的端部 形状的相关关系的研究结果。图8与图7相同，是图5所示的端部加热·加工 处理装置20的加热加工炉21周边的局部放大图。图8尤其是表示加热加工 炉21与光纤母材7的端部的位置关系的示图。图9是表示插入加热加工炉21 后的光纤母材7的位置与光纤母材7的直径之间关系的曲线图。
在图8中，将加热加工炉21的上端部设作为加热基准位置A(相当于坐标 轴L的原点)，将热加工前的光纤母材7的有效部分开始位置设作为P2，将加 热基准位置A与有效部分开始位置P2之间的长度设作为插入长度L1。
在图8中，实线所示的光纤母材7表示加工后的光纤母材7，虚线所示的 光纤母材7表示加工中的光纤母材7。
在图9中，横轴表示加热位置L，纵轴表示将光纤母材7的直径a弄成标 准化1后的数值。横轴的符号A表示加热基准位置，符号P0表示图7所示的 拉丝开始位置。
如图8及图9所示，加工后的光纤母材7的端部形状是，在加热位置使 光纤母材7的直径a为一定，并决定光纤母材7的有效部分开始位置P2。
图10A～图10C是表示有效部分开始位置P2和加速结束后的位置P1与拉 丝开始位置P0之间关系的示图。图10A表示加速结束后的位置P1位于有效 部分开始位置P2下面的情况，图10B表示加速结束后的位置P1与有效部分 开始位置P2一致的情况，图10C与图10A相反，表示加速结束后的位置P1 位于有效部分开始位置P2上面的情况。在图10A～图10C中，符号P0表示拉 丝开始位置。
图11是表示光纤母材的直径a与插入长度L1之间关系的曲线图。图11 中实线所示的曲线表示图10B所示的、加速结束后的位置P1与有效部分开始 位置P2一致的光纤母材7的直径a与插入长度L1之间的关系。处于该曲线 上面(横)的状态相当于图10A，处于曲线下面的状态相当于图10C。
图11的特性从拉丝后的光纤的体积与光纤母材7的体积之比较而求得。
图12是表示插入长度L1和加速结束后的位置P1及有效部分开始位置P2 之间关系的曲线图。图12所示的结果是对直径a1的光纤母材7以从图11求 得的最佳的插入长度L1(a1)左右使光纤母材7的插入长度变化、并对加速结 束后的位置P1与有效部分开始位置P2的相对位置作了研究后的结果。作为 正数来说，有效部分开始位置P2有处于加速结束后的位置P1上面的情况。 根据该实验，可确认从图11求得的插入长度L1(a1)的加速结束后的位置P1 与有效部分开始位置P2相一致。
现对上述情况进行整理。当考虑参照图6来说明的那样从拉丝开始到加 速结束的光纤的长度F(km)成为一定、以及参照图8及图9来说明的相关关系 时，若判定光纤母材7的直径a，则通过参照图11的特性求得插入长度L1， 来判定在加速结束之后可对正规的光纤进行拉丝的、光纤母材的端部加热·加 工条件。
第2实施形态的第2形态是反映上述知识的形态。
图13是第2实施形态的第2形态光纤母材的端部加热·加工处理装置20A 的结构图。
端部加热·加工处理装置20A具有：加热加工炉21；切断机23；切断部取 出室25；防护门27；未图示的气体喷嘴：炉内气体排出口24；真空闸阀26； 净化气体供给口28；以及净化气体排出口29。端部加热·加工处理装置20A具 有控制装置35。
在端部加热·加工处理装置20A上，附加有图5所示的端部加热·加工处理 装置20中的加热加工炉21、切断机23、切断部取出室25、防护门27、以及 除了未图示的气体喷嘴外还附加有炉内气体排出口24、真空闸阀26、净化气 体供给口28和净化气体排出口29。
当然，在图6的端部加热·加工处理装置20A上还可设置与图5的端部加 热·加工处理装置20同样的图1所示的上部加热炉2、炉体4、支承棒7a、悬 挂机构12等。
在端部加热·加工处理装置20A中，炉内气体排出口24、真空闸阀26、净 化气体供给口28及净化气体排出口29，在碳膜电阻炉的情况下设置加热加工 炉21，以防止上述的大气混入而使碳膜电阻炉的损伤。
图13的控制装置35在适合于光纤拉丝的条件下对光纤母材7的端部的 形状进行加工控制。
现对一边防止上述碳膜电阻炉的损伤、一边对适合于第2实施形态的第2 形态的光纤拉丝的光纤母材的端部的形状进行加工的方法进行说明。
图13所示的控制装置35基本与图1所示的控制装置15相同，进行图2 所示的各工序。
但在第2实施形态的第2形态中，如后所述，改善了步骤2的母材端部 加工工序中的处理，改善了步骤3的不要部分去除工序中的处理，为缩短时 间而改善了步骤7的光纤母材的取出工序内的(a)母材低温加热工序及(b)光纤 母材7的取出工序。
密封气体控制
为防止异物附着在光纤母材7上，现对步骤2的母材下部加工工序内的 密封气体控制进行说明。
图14与表示图5所示的端部加热·加工处理装置20中的加热加工炉周边 的气体流动与温度分布的图7相同，是表示图13所示的端部加热·加工处理装 置20中的加热加工炉周边的气体流动与温度分布的局部放大图。
图15是表示图13及图14所示的加热加工炉21附近的上部密封气体供 给口的示图。该上部密封气体供给口是从加热加工炉21的周向设置宽度为2mm 的狭槽而成的。
当光纤母材7插入炉体的内部、光纤母材7的端部被加热加工时，从加 热加工炉21的上部口的全周向光纤母材7的直径方向，用图15所示的上部 密封气体供给口吹附氩气等惰性气体作为上部密封气体。与此同时，从加热 加工炉21的下部用泵等强制性地使上部密封气体排出，而使加热加工炉21 内的密封气体的流动下降。由此，不会使异物上升到图7所述的上附着区域DP2 附近，在加热加工炉21内产生的异物就被排出到加热加工炉21的下部。
上部密封气体的流量与加热加工炉21的下部的排气流量根据光纤母材7 与加热加工炉21的上内径的间隙密封气体的流速、排气流量而变化。
排气流量设成比排气气体所含的CO2浓度开始上升的流量稍小的流量。 一边使上部密封气体流量与排气流量平衡一边使上部密封气体的流量增加后 的结果，在光纤母材7与加热加工炉21的内径之间的间隙为30mm的情况下， 若上部密封气体的流量为60SLM以上，则可确认在光纤母材7的表面上未附 着异物。
为考察光纤母材7与加热加工炉21的内径之间的间隙C和上部密封气体 流量之间的关系，如图16所示，在加热加工炉21的上部放置圆环状的玻璃 板40并使间隙C变化，其结果如图17所示。一旦缩小间隙C，则可减少上 部密封气体的流量。
另外，在除了对光纤母材7的端部加热加工时以外，即在光纤母材7未 被插入炉体内时(图2中步骤1的光纤母材搬入工序之前)，仅上部密封气体的 密封效果不充分，大气流入加热加工炉21。因此，光纤母材7被导入炉体内 之前，使密封气体从加热加工炉21的下部向上部流动并在炉体内上升流动， 代替上部密封气体。
不要部分的去除
如图13所示，在切断部取出室25与加热加工炉21之间设有真空闸阀26。 当利用切断机23从光纤母材7上切离光纤母材7的端部的不要部分(不能使用 部分)时，就落下积存在图示那样的切断部取出室25中。
在将不要部分排出到切断部取出室25的外部的情况下，控制装置35预 先设成，当关闭真空闸阀26、打开防护门27后，外部空气不流入加热加工炉 21。然后，控制装置35打开防护门27，将不要部分排出到外部。在不要部分 排出到外部后，控制装置35关闭防护门27，从净化气体供给口28将惰性气 体导入到切断部取出室25，再使其从净化气体排出口29排出，从而利用惰性 气体来充分净化切断部取出室25的内部。
该气体净化处理后，控制装置35打开真空闸阀26，从而可使以后的不要 部分落下到切断部取出室25中。
如此，通过由真空闸阀26来遮断加热加工炉21与外部，用净化气体供 给口28及排出口29对切断部取出室25内进行惰性气体净化，从而可在将加 热加工炉21升温的状态下将光纤母材7的不要部分排出，可缩短处理时间。
不要部分的切离位置
图18(A)～(C)是表示光纤母材7的端部的不要部分的切离位置的示图。
图18A是表示图2所示的步骤2：母材下部加工工序中加热加工状态的光 纤母材7的端部形状的示图。
图18B是表示本发明第1实施形态中不要部分的切断位置的示图。
图18C是表示本发明第2实施形态中不要部分的切断位置的示图。
在图18A～图18C中，表示拉丝开始位置P0、加速结束后的位置P1、有 效部分开始位置P2的位置关系。
光纤母材7由心子部5和包层部6构成。
若将图18B所示的第1实施形态的光纤母材7的端部形状和图18C所示 的第2实施形态的第2形态光纤母材7的端部形状相比较，则图18C如参照 图6说明的那样，考虑到从拉丝开始到加速结束阶段制造了质量不符规格的 一定长度的光纤，故剩余并切离相当该部分的光纤母材7的端部。
该切离位置，可根据光纤母材7的加热加工炉21的加热位置来控制。因 此，控制装置35对图1所示的悬挂机构12进行驱动控制并适当地对光纤母 材7相对加热加工炉21的端部位置进行定位，从而在图18C所示的切离位置 将光纤母材7的端部切离。
这样，当用切离后的光纤母材7拉丝成光纤时，如图6所示，从拉丝开 始到加速结束并到达目标的拉丝速度的期间，进行不要部分的拉丝，到达目 标的拉丝速度时，从规定直径的光纤母材7上拉丝。其结果，无光纤母材7 的浪费现象。
作为第2实施形态的第2形态，以与第1实施形态不同为中心作了说明。 因此，对于省略说明的部分可适用第1实施形态。
采用第2实施形态，相对第1实施形态具有如下的特点和效果。
(1)无光纤母材7的浪费现象。
(2)异物的附着大大减少。其结果，可制造高质量的光纤。
(3)为排出不要部分而不必使加热加工炉21的温度下降，从而缩短光纤母 材7的端部加工时间。
工业上利用的可能性
利用本发明加工后的光纤母材，然后可拉丝成光纤，这样形成的光纤可 适用于各种的光通信、光计测等。