本发明涉及一种粉末堆积体的制造装置及制造方法。
背景技术：
当在光纤用母材的制造过程中形成粉末堆积体时，有一种技术是通过在堆积体的两端附近配置侧部喷灯，对该部分的粉末堆积体进行烧制，来防止粉末堆积体部分剥离的粉末剥落(参照专利文献1)。
专利文献1：日本专利特开2003-165738号公报
有时候堆积在侧部喷灯更外侧位置的微粒子会剥落。
技术实现要素：
根据本发明的第1方面，提供一种制造粉末堆积体的制造装置，包括：主喷灯，一边沿着靶棒的长度方向平行移动，一边在靶棒上堆积玻璃微粒子；及一对侧部喷灯，位于靶棒的两端部，对靶棒上堆积的玻璃微粒子的端部附近进行烧制；且一对侧部喷灯的至少一个具有多个加热用喷灯，所述多个加热用喷灯在靶棒的圆周方向上配置。
根据本发明的第2方面，提供一种制造粉末堆积体的制造方法，包括以下阶段：一边沿着靶棒的长度方向平行移动，一边在靶棒上堆积玻璃微粒子；及利用配置在靶棒两端部的一对侧部喷灯，对靶棒上堆积的玻璃微粒子的端部附近进行烧制；且一对侧部喷灯的至少一个具有多个加热用喷灯，所述多个加热用喷灯在靶棒的圆周方向上配置。
所述发明内容并未列举出本发明的所有可能特征。这些特征群的次组合也属于本发明。
附图说明
图1是制造装置101的与靶棒60平行的概略水平截面图。
图2是制造装置101的与靶棒60平行的概略水平截面图。
图3是制造装置101的与靶棒60正交的概略垂直截面图。
图4是制造装置102的与靶棒60正交的概略垂直截面图。
图5是制造装置103的与靶棒60正交的概略垂直截面图。
图6是制造装置104的与靶棒60正交的概略垂直截面图。
图7是制造装置105的与靶棒60正交的概略垂直截面图。
图8是制造装置106的与靶棒60正交的概略垂直截面图。
图9是制造装置107的与靶棒60平行的概略水平截面图。
图10是制造装置107的与靶棒60正交的概略垂直截面图。
图11是制造装置108的与靶棒60正交的概略垂直截面图。
具体实施方式
以下，通过发明的实施方式来说明本发明。下述实施方式并不限定权利要求书的发明。另外，实施方式中说明的特征的组合并非全部是发明的解決手段所必需的。
图1是表示制造粉末堆积体的制造装置101的一例的概略水平截面图。制造装置101具有腔室10、旋转机构20、夹头30、侧部喷灯40、及主喷灯70。
在腔室10内部的长度方向两端附近，分别配置有旋转机构20及夹头30。一对夹头30分别被支撑为能够相对于腔室10旋转，并固持靶棒60的两端。旋转机构20通过旋转夹头30，来旋转夹头30固持的靶棒60。
主喷灯70具有第1堆积用喷灯81及第2堆积用喷灯82。第1堆积用喷灯81及第2堆积用喷灯82各自在相对于包含夹头30固持的靶棒60的垂直面对称的位置上，面朝靶棒60配置。第1堆积用喷灯81及第2堆积用喷灯82各自分别包含3根喷灯喷嘴，当被供给原料气体时，生成堆积在夹头30固持的靶棒60上的玻璃微粒子。
另外，主喷灯70与靶棒60的延伸方向平行地进行移动。因此，主喷灯70在夹头30之间一边沿着靶棒60的长度方向移动，边堆积玻璃微粒子，生成以靶棒60为中心轴的粉末堆积体50。
例如，将sicl4等原料气体和h2、o2、n2气体一起供给至主喷灯70，通过水解反应生成玻璃微粒子，并堆积在靶棒60上。这样，通过外置法形成粉末堆积体50。所形成的粉末堆积体通过烧结而透明化，变成包覆层。
侧部喷灯40分别配置在主喷灯70的移动范围的两端。另外，各侧部喷灯40具有相对于包含靶棒60的垂直面对称地配置的一对加热用喷灯41、42。加热用喷灯41、42和主喷灯70分开地，另行加热靶棒60上形成的粉末堆积体50的两端附近。
图2是制造装置101的与靶棒60平行的概略水平截面图。图2中示出的状态为，制造装置101动作，主喷灯70不断在靶棒60上堆积玻璃微粒子。
如图所示，主喷灯70包含的第1堆积用喷灯81及第2堆积用喷灯82各自能够个别地与靶棒60的延伸方向平行地移动。因此，例如，通过使第2堆积用喷灯82比第1堆积用喷灯81稍微晚一点移动，从各喷灯向靶棒60堆积玻璃微粒子的时序就会产生时间差。由此，能够防止第1堆积用喷灯81产生的火焰、和第2堆积用喷灯82产生的火焰干涉，导致堆积速度下降。
此外，从避免火焰干涉的观点出发，堆积用喷灯的返路也可以停止原料气体供给，来避免相互交错的喷灯的火焰干涉。另外，在执行这种控制时，也可以使堆积用喷灯的返路的移动速度高于去路的移动速度，来抑制堆积速度下降。
图3是表示从腔室10的长度方向端部侧观察制造装置101的情况的概略垂直截面图。如图所示，无论是侧部喷灯40的加热用喷灯41、42，还是主喷灯70的第1堆积用喷灯81及第2堆积用喷灯82，都分别沿着靶棒60的圆周方向相互分离地配置。另外，侧部喷灯40中的加热用喷灯41、42、及主喷灯70中的第1堆积用喷灯81及第2堆积用喷灯82，各自以穿过靶棒60的垂线为中心对称地配置。
在如上所述的制造装置101中，边利用旋转机构20旋转夹头30固持的靶棒60，边堆积主喷灯70生成的玻璃微粒子，由此沿着靶棒60的圆周方向大体均匀地堆积玻璃微粒子，可形成粉末堆积体50。进而，边利用主喷灯70堆积玻璃微粒子，边如已说明的那样，使主喷灯70沿着靶棒60的长度方向移动，沿着靶棒60的长度方向也大体均匀地堆积玻璃微粒子，由此在靶棒60的长度方向也能大体均匀地形成粉末堆积体50。
制造装置101中，第1堆积用喷灯81及第2堆积用喷灯82配置在靶棒60的圆周方向上相互间隔窄的加热用喷灯41、42之间。这样，通过以被侧部喷灯40包围的方式配置主喷灯70，趁着主喷灯70生成并附着于靶棒60的玻璃微粒子的温度尚未下降时，利用侧部喷灯40进行加热，从而高效率地对粉末堆积体50的端部进行烧制。
此外，在靶棒60上堆积的粉末堆积体50的端部、即靶棒60上存在粉末堆积体50的区间和不存在粉末堆积体50的区间的交界处，当粉末堆积体50存在低密度部分时，有粉末堆积体50部分剥落的粉末剥落的情况。如果在产生了粉末剥落的状态下烧结粉末堆积体50使其透明玻璃化，则产生粉末剥落的部分会产生裂痕，变得无法作为光纤母材使用。然而，通过利用侧部喷灯4对粉末堆积体50的端部进行烧制，能够提升粉末堆积体50的端部的密度，从而抑制粉末剥落的产生。
另外，侧部喷灯40在粉末堆积体50的各端部，从隔着靶棒60配置的一对加热用喷灯41、42喷射加热用火焰。由此，加热用火焰蔓延到靶棒60整个周围，因此，主喷灯70产生的玻璃微粒子能够捕获流向侧部喷灯40更外侧的玻璃微粒子，防止玻璃微粒子附着于靶棒60。由此，在制造装置101中，也防止在侧部喷灯40更外侧附着于靶棒60的玻璃微粒子脱落。
这样，制造装置101将分别具有多个加热用喷灯41、42的侧部喷灯40，配置成能够加热粉末堆积体50的长度方向两端。由此，能够提升粉末堆积体50两端的密度，防止粉末剥落，并且还能抑制玻璃微粒子附着在靶棒60上被侧部喷灯40加热的加热区域。由此，能够制造没有裂痕且难以产生裂痕的光纤母材。
图4是以和图3相同的视角表示另一制造装置102的构成的概略垂直截面图。图示的制造装置102除了接下来要说明的部分，具有与图1、2所示的制造装置101相同的结构。因此，对共通要素附加相同参照符号，省略重复说明。
制造装置102和制造装置101在结构上的不同点在于，对主喷灯70追加了第3堆积用喷灯83。追加的第3堆积用喷灯83在靶棒60的圆周方向上配置在第1堆积用喷灯81和第2堆积用喷灯82之间。因此，主喷灯70中，在靶棒60的圆周方向上，第1堆积用喷灯81、第2堆积用喷灯82、及第3堆积用喷灯83的间隔变窄，主喷灯70每单位时间能够供给的玻璃微粒子的量增加。
另外，在制造装置102中，主喷灯70也配置成在靶棒60的圆周方向上被侧部喷灯40的加热用喷灯41、42夹持。由此，来自主喷灯70并堆积在靶棒60上的粉末堆积体50，在其两端处被侧部喷灯40烧制，抑制粉末剥落。另外，玻璃微粒子在靶棒60的两端附近被侧部喷灯40的火焰阻止，防止其在侧部喷灯40更外侧堆积。
图5是以和图4相同的视角表示另一制造装置103的构成的概略垂直截面图。图示的制造装置103除了追加了第4堆积用喷灯84，具有与图4所示的制造装置102相同的结构。因此，对共通要素附加相同参照符号，省略重复说明。
追加的第4堆积用喷灯84在靶棒60的圆周方向上，在第1堆积用喷灯81与第2堆积用喷灯82之间，和第3堆积用喷灯83一起等间隔地配置。因此，制造装置103的主喷灯70中，在靶棒60的圆周方向上，第1堆积用喷灯81、第2堆积用喷灯82、第3堆积用喷灯83、及第4堆积用喷灯84的间隔变得比制造装置102更窄，主喷灯70每单位时间能够供给的玻璃微粒子的量也增加。
另外，在制造装置103中，主喷灯70也配置成在靶棒60的圆周方向上被侧部喷灯40的加热用喷灯41、42夹持。由此，来自主喷灯70并堆积在靶棒60上的粉末堆积体50，在其两端处被侧部喷灯40烧制，抑制粉末剥落。另外，玻璃微粒子在靶棒60的两端附近被侧部喷灯40的火焰阻止，防止其在侧部喷灯40更外侧堆积。
图6是以和图5相同的视角表示另一制造装置104的构成的概略垂直截面图。图示的制造装置104除了进一步追加了第5堆积用喷灯85，具有和图5所示的制造装置103相同的结构。因此，对共通要素附加相同参照符号，省略重复说明。
追加的第5堆积用喷灯85在靶棒60的圆周方向上，在第1堆积用喷灯81与第2堆积用喷灯82之间，和第3堆积用喷灯83及第4堆积用喷灯84一起等间隔地配置。因此，制造装置104的主喷灯70中，在靶棒60的圆周方向上，第1堆积用喷灯81、第2堆积用喷灯82、第3堆积用喷灯83、第4堆积用喷灯84、及第5堆积用喷灯85的间隔变得比制造装置103更窄，主喷灯70每单位时间能够供给的玻璃微粒子的量也增加。
另外，在制造装置104中，主喷灯70也配置成在靶棒60的圆周方向上被侧部喷灯40的一对加热用喷灯41、42夹持。由此，来自主喷灯70并堆积在靶棒60上的粉末堆积体50，在其两端处被侧部喷灯40烧制，抑制粉末剥落。另外，玻璃微粒子在靶棒60的两端附近被侧部喷灯40的火焰阻止，防止其在侧部喷灯40更外侧堆积。
这样，通过增加形成主喷灯70的堆积用喷灯81、82、83、84、85的数量，能提升玻璃微粒子的堆积速度，提高粉末堆积体50的生产性。另外，即使形成主喷灯70的堆积用喷灯数量增加时，也是以夹持且包围主喷灯70的方式配置加热用喷灯41、42来形成侧部喷灯40，由此能够高效率地对靶棒60上形成的粉末堆积体50的两端进行烧制，从而能够抑制粉末剥落。另外，由于加热用喷灯41、42的火焰是从靶棒60的两侧喷射，因此可防止从主喷灯70向靶棒60堆积的玻璃微粒子越过侧部喷灯40的火焰而在外侧堆积。
此外，如上所述，通过分别用一对加热用喷灯41、42形成各侧部喷灯40，会产生抑制粉末剥落的效果，但当要制造的粉末堆积体50更大型化时，也可以进一步增加形成侧部喷灯40的加热用喷灯的数量。但是，如果加热用喷灯过度加热，靶棒60变得容易软化，并且燃料消耗也增加，因此不宜无必要地增加加热用喷灯的数量。
图7是以和图6相同的视角表示另一制造装置105的构成的概略垂直截面图。图示的制造装置105除了在主喷灯70中省略第5堆积用喷灯85，并在侧部喷灯40中追加了第3加热用喷灯43，具有和图6所示的制造装置104相同的结构。因此，对共通要素附加相同参照符号，省略重复说明。
根据如上所述的结构，在制造装置105中，加热用喷灯41、42、43相对于形成主喷灯70的堆积用喷灯(81、82、83、84)的比例相对增加。由此，能够高效率地加热所形成的粉末堆积体50的两端进行烧制。另外，由于加热用喷灯41、42、43相互的间隔变窄，因此在靶棒60的长度方向上能够更加有效地阻止玻璃微粒子在被侧部喷灯40夹持的区间的外侧堆积。
图8是以和图3～6相同的视角表示另一制造装置106的构成的概略垂直截面图。图示的制造装置106除了具备由单一的第1堆积用喷灯81形成的主喷灯70、及在图示的视角中由以第1堆积用喷灯81为中心而对称配置的一对加热用喷灯41、42形成的侧部喷灯40，具有与图3～6所示的制造装置101、102、103、104相同的结构。因此，对共通要素附加相同参照符号，省略重复说明。
根据如上所述的结构，在制造装置106中，能够极其高效率地加热由主喷灯70生成并在靶棒60上堆积的玻璃微粒子。另外，能够确实地捕捉由主喷灯70生成并浮游的玻璃微粒子，从而确实地防止玻璃微粒子在被侧部喷灯40夹持的区间更外侧附着于靶棒60。
此外，在图8中，例示了单一的第1堆积用喷灯81与一对加热用喷灯41、42的组合，但也可以设置多个该组合来形成制造装置106。由此，能够高水准地利用主喷灯70实现高堆积效率，利用侧部喷灯40实现裂痕防止。
图9是表示以和图1相同的视角观察作为比较例的制造装置107的情况的概略垂直截面图。为了和作为实施例的制造装置101、102、103、104进行比较，制造装置107分别使用单一的加热用喷灯41来形成侧部喷灯40，除此以外的结构具有和图1、图2、及图3所示的制造装置101相同的结构。因此，对共通要素附加相同参照符号，省略重复说明。
图10是以和图3相同的视角观察制造装置107的概略垂直截面图。如图所示，在制造装置107中，侧部喷灯40由单一的加热用喷灯41形成。另一方面，主喷灯70具有一对喷灯，即第1堆积用喷灯81及第2堆积用喷灯82。
在制造装置107中，在图示的端面上，单一的加热用喷灯41配置在第1堆积用喷灯81的附近。换句话说，加热用喷灯41配置在远离第2堆积用喷灯82的位置。由此，当从第1堆积用喷灯81产生的玻璃微粒子在靶棒60上堆积时，加热用喷灯41就会高效率地加热玻璃微粒子进行烧制。另外，从第1堆积用喷灯81产生后未在靶棒60堆积而是浮游的玻璃微粒子被加热用喷灯41的火焰捕捉，防止其在侧部喷灯40的外侧堆积到靶棒60上。
然而，在制造装置107中，由于加热用喷灯41的位置远离从第2堆积用喷灯82产生的玻璃微粒子，因此对第1堆积用喷灯81产生的玻璃微粒子的加热效率相对下降。另外，在制造装置107中，由于加热用喷灯41远离第2堆积用喷灯82，因此当第2堆积用喷灯82到达移动范围的端部时，包含玻璃微粒子的火焰有一部分未被加热用喷灯41的火焰阻止，扩散到侧部喷灯40的外侧，会在靶棒60的端部形成未被烧制的低密度粉末堆积体90。
图11是另一制造装置108的与靶棒60正交的概略垂直截面图。制造装置108除了使加热用喷灯41和第1堆积用喷灯81及第2堆积用喷灯82具有图示的面上的位置关系以外，具有与图9、10所示的制造装置107相同的结构。
在制造装置108中，单一的加热用喷灯41配置在第1堆积用喷灯81及第2堆积用喷灯82的大体中央处。因此，加热用喷灯41和第1堆积用喷灯81、及第2堆积用喷灯82各自的间隔大体相等，任一堆积用喷灯生成的玻璃微粒子都被加热用喷灯41大体均等地加热。
然而，如果从第1堆积用喷灯81及第2堆积用喷灯82的任一个产生的玻璃微粒子附着于靶棒60，则会在相对短时间内被侧部喷灯加热。然而，从第1堆积用喷灯81及第2堆积用喷灯82的另一个产生并附着于靶棒60的玻璃微粒子，在靶棒60大体旋转1周后才被侧部喷灯40加热。因这种条件差异，在靶棒60上形成的粉末堆积体50的端部附近，密度变得不均匀。
另外，从图11所示的视角观察可知，使用单一的加热用喷灯41时，会加热靶棒60的周面的单侧，另一方面，火焰并未充分蔓延至其背面的部分。因此，主喷灯70生成的玻璃微粒子有一部分会沿着靶棒60的长度方向，浮游到被侧部喷灯40夹持的区间的外侧并堆积在靶棒60上。由此，在靶棒60的两端附近形成密度低的低密度粉末堆积体90。
低密度粉末堆积体90其本身的密度低，对靶棒60的附着力弱。另外，在形成后也不会被侧部喷灯40烧制。因此，如果堆积量增加而重量变大，则会产生粉末剥落。
这样，对具有多个堆积用喷灯的主喷灯70，组合由单一的加热用喷灯41形成的侧部喷灯40时，当主喷灯70到达移动范围的端部时，不可避免地存在和侧部喷灯40之间的间隔大的堆积用喷灯。因此，有时候粉末堆积体50端部并未被侧部喷灯40充分烧制。另外，在靶棒60的长度方向上，部分玻璃微粒子会堆积到侧部喷灯40的外侧，形成并未被侧部喷灯40烧制的低密度粉末堆积体90。
换句话说，利用沿着靶棒60的圆周方向分离配置的多个加热用喷灯41、42来形成侧部喷灯40，由此即使增加形成主喷灯70的堆积用喷灯的数量，也能够抑制粉末剥落的产生。因此，通过增加堆积用喷灯来提升玻璃微粒子的堆积速度，能够提升光纤用母材的生产性。
如上所述，当使用在粉末堆积体50的两端分别各配置1个加热用喷灯41形成侧部喷灯40的制造装置108进行制造时，在堆积了制品重量的80重量％～100重量％的粉末堆积体50上产生裂痕。此外，在使用图1～3所示的制造装置101所制造的粉末堆积体50上，完全没有产生如上所述的裂痕。
以上，使用实施方式对本发明进行了说明，但本发明的技术范围并不限定于所述实施方式记载的范围。本领域技术人员应当明白在所述实施方式中，可以施加多种变更或改良。根据权利要求书的记载可明白，施加了这种变更或改良的方式也包含于本发明的权利要求范围。
关于权利要求书、说明书、及附图中表示的装置、系统、程序、以及方法的动作、次序、步骤、及阶段等各处理的执行顺序，应留意只要未特别明确表达为“在之前”、“先于”等，且上一处理的输出要勇于下一处理，就能以任意顺序实现。关于权利要求书、说明书、及附图中的动作流程，虽然为了方便起见，使用了“首先，”、“接着，”等进行了说明，但并不意味着必须以该顺序实施。
[符号的说明]
10腔室
20旋转机构
30夹头
40侧部喷灯
41、42、43加热用喷灯
50粉末堆积体
60靶棒
70主喷灯
81第1堆积用喷灯
82第2堆积用喷灯
83第3堆积用喷灯
84第4堆积用喷灯
85第5堆积用喷灯
90低密度粉末堆积体
101、102、103、104、105、106、107、108制造装置