(57)【要約】【課題】加熱処理を行うことなく、ガラス母材のコアとクラッドとの境界でのクラックの発生を防止可能なガラス母材の切断方法およびガラス母材を切断するカッタを提供する。【解決手段】回転する円盤状のカッタ１を、コア１１とクラッド１２とを有するガラス母材１０に当てて、ガラス母材１０を切断するガラス母材１０の切断方法であって、カッタ１は、基部２と、前記基部２の外周部に設けられた砥石体３とから構成されており、砥石体３の回転軸Ｘ方向に沿う断面のうち、先端側の外形が、鈍角を描く直線および凸状の弧を描く曲線の少なくとも一方から構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する円盤状のカッタを、コアとクラッドとを有するガラス母材に当てて、前記ガラス母材を切断するガラス母材の切断方法であって、
前記カッタは、基部と、前記基部の外周部に設けられた砥石体とから構成されており、
前記砥石体の回転軸方向に沿う断面のうち、先端側の外形が、鈍角を描く直線および凸状の弧を描く曲線の少なくとも一方から構成されている、ガラス母材の切断方法。
【請求項２】
前記断面のうち、前記基部側の外形が、鈍角を描く直線および凸状の弧を描く曲線の少なくとも一方から構成されている、請求項１に記載のガラス母材の切断方法。
【請求項３】
前記先端側の前記外形および前記基部側の前記外形がいずれも、前記直線から構成されている、請求項２に記載のガラス母材の切断方法。
【請求項４】
前記先端側の前記外形および前記基部側の前記外形がいずれも、前記曲線から構成されている、請求項２に記載のガラス母材の切断方法。
【請求項５】
前記先端側の前記外形が前記直線および前記曲線の一方から構成されており、前記基部側の前記外形が前記直線および前記曲線の他方から構成されている、請求項２に記載のガラス母材の切断方法。
【請求項６】
前記カッタによる前記ガラス母材の切断速度は、０．３秒／ｍｍ以上２．０秒／ｍｍ以下である、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のガラス母材の切断方法。
【請求項７】
前記断面において、前記砥石体の前記先端側の幅が前記砥石体の前記基部側の幅よりも太くなっている、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のガラス母材の切断方法。
【請求項８】
コアとクラッドとを有するガラス母材を切断するための円盤状のカッタであって、
前記カッタは、基部と、前記基部の外周部に設けられた砥石体とから構成されており、
前記砥石体の回転軸方向に沿う断面のうち、先端側の外形が、鈍角を描く直線および凸状の弧を描く曲線の少なくとも一方から構成されている、カッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス母材の切断方法およびカッタに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、焼結金属のマトリクス中にダイヤモンド砥粒を含む砥石体を台金に取り付け、砥石体の両側面に電着ダイヤモンド層を付したダイヤモンドカッタを開示している。
特許文献２は、ガラス母材の切断方法および切断装置に関し、ガラス母材を酸水素炎で加熱してから切断手段により切断する工程が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−６８２８２号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３０９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光ファイバ用ガラス母材のゲルマニウムが添加されたコアの部分は、ゲルマニウムが添加されていないクラッドの部分よりも熱膨張係数が大きくなる。そのため、ガラス母材が延伸後に室温まで冷却された段階では、コアの部分には引張応力による歪が生じる。その状態で、ガラス母材をカッタにより切断するとコアとクラッドとの境界からクラックが発生する虞がある。また、延伸後のガラス母材の外径が大きくなると引張応力による歪も大きくなるため、クラックが発生する虞は一層顕著になっていた。
特許文献２ではその対策のために延伸後のガラス母材を加熱する方法が記載されているが、加熱後の高温状態でのガラス母材を扱いづらい場合がある。
【０００５】
そこで、本発明は、ガラス母材に対して加熱処理等の特別な加工を行うことなく、ガラス母材切断時におけるガラス母材のコアとクラッドとの境界でのクラックの発生を防止可能なガラス母材の切断方法およびカッタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係るガラス母材の切断方法は、
回転する円盤状のカッタを、コアとクラッドとを有するガラス母材に当てて、前記ガラス母材を切断するガラス母材の切断方法であって、
前記カッタは、基部と、前記基部外周部に設けられた砥石体とから構成されており、
前記砥石体の回転軸方向に沿う断面のうち、先端側の外形が、鈍角を描く直線および凸状の弧を描く曲線の少なくとも一方から構成されている。
【０００７】
また、本発明の一態様に係るカッタは、
コアとクラッドとを有するガラス母材を切断するための円盤状のカッタであって、
前記カッタは、基部と、前記基部の外周部に設けられた砥石体とから構成されており、
前記砥石体の回転軸方向に沿う断面のうち、先端側の外形が、鈍角を描く直線および凸状の弧を描く曲線の少なくとも一方から構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
上記発明によれば、ガラス母材に対して加熱処理等の特別な加工を行うことなく、ガラス母材切断時におけるガラス母材のコアとクラッドとの境界でのクラックの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係るカッタを示す図である。
【図２】図１に示すカッタのＡ−Ａ断面図である。
【図３】（ａ）は、図２における領域Ｂの砥石体を示す部分拡大図であり、（ｂ）および（ｃ）は、（ａ）に示す砥石体の先端部を示す部分拡大図である。
【図４】砥石体の第一変形例を示す図である。
【図５】砥石体の第二変形例を示す図である。
【図６】砥石体の第三変形例を示す図である。
【図７】カッタの基部の別の例を示す図である。
【図８】クラックの発生を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本発明の実施形態の説明）
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
本発明の一態様に係るガラス母材の切断方法は、
（１）回転する円盤状のカッタを、コアとクラッドとを有するガラス母材に当てて、前記ガラス母材を切断するガラス母材の切断方法であって、
前記カッタは、基部と、前記基部の外周部に設けられた砥石体とから構成されており、
前記砥石体の回転軸方向に沿う断面のうち、先端側の外形が、鈍角を描く直線および凸状の弧を描く曲線の少なくとも一方から構成されている。
上記方法によれば、ガラス母材に対して加熱処理等の特別な加工を行うことなく、ガラス母材切断時におけるガラス母材のコアとクラッドとの境界でのクラックの発生を防止することができる。
【００１１】
（２）前記断面のうち、前記基部側の外形が、鈍角を描く直線および凸状の弧を描く曲線の少なくとも一方から構成されていても良い。
上記方法によれば、切断時のクラックの発生をさらに防止することができる。
【００１２】
（３）前記先端側の前記外形および前記基部側の前記外形がいずれも、前記直線から構成されていても良い。
クラック発生を防止するため、砥石体の形状を上記のように形成することが好ましい。
【００１３】
（４）前記先端側の前記外形および前記基部側の前記外形がいずれも、前記曲線から構成されていても良い。
クラック発生を防止するため、砥石体の形状を上記のように形成することが好ましい。
【００１４】
（５）前記先端側の前記外形が前記直線および前記曲線の一方から構成されており、前記基部側の前記外形が前記直線および前記曲線の他方から構成されていても良い。
クラック発生を防止するため、砥石体の形状を上記のように形成することが好ましい。
【００１５】
（６）前記カッタによる前記ガラス母材の切断速度は、０．３秒／ｍｍ以上２．０秒／ｍｍ以下であっても良い。
上記方法によれば、クラックの発生を防止しつつ、ガラス母材切断時の作業効率を高めることができる。
【００１６】
（７）前記砥石体の前記先端側の幅が前記砥石体の前記基部側の幅よりも太くなっていても良い。
上記方法によれば、砥石体が摩耗して切断不能となるまでの時間を引き延ばすことができ、カッタの寿命を延ばすことができる。
【００１７】
また、本発明の一態様に係るカッタは、
（８）コアとクラッドとを有するガラス母材を切断するための円盤状のカッタであって、
前記カッタは、基部と、前記基部の外周部に設けられた砥石体とから構成されており、
前記砥石体の回転軸方向に沿う断面のうち、先端側の外形が、鈍角を描く直線および凸状の弧を描く曲線の少なくとも一方から構成されている。
上記構成によれば、ガラス母材に対して加熱処理等の特別な加工を行うことなく、ガラス母材切断時におけるガラス母材のコアとクラッドとの境界でのクラックの発生を防止することができる。
【００１８】
（本発明の実施形態の詳細）
本発明の実施形態に係るガラス母材の切断方法およびカッタの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。
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。
【００１９】
図１，図２は、カッタの一例を示す。本例におけるカッタ１は、例えばコア１１とクラッド１２とを有するガラス母材１０を切断するために使用される。
図１，図２に示すように、カッタ１は、円盤状に形成されている。カッタ１は、中央部に設けられた円板状の基部２と、基部２の外周部に設けられた砥石体３とを備えている。
【００２０】
基部２は、スチール、チタン、アルミ等の金属からなり、例えば複数枚の金属円板を貼り合わせて形成されている。基部２の中央部には、切断装置（図示省略）にカッタ１が固定される際に切断装置の回転軸体に挿通される挿通孔４が設けられている。基部２を含むカッタ１は、切断装置に固定され、図１に示される回転軸Ｘを中心として回転される。
【００２１】
砥石体３は、例えばダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ：Ｃｕｂｉｃ  Ｂｏｒｏｎ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）等の砥粒が付着された砥粒層として形成されている。砥石体３は、図２に示すように、回転軸Ｘ方向に沿う断面が略矩形状となるように形成されている。また、その断面の厚さＷ１（回転軸Ｘ方向の長さ）が基部２の厚さＷ２よりも厚く形成されている。
【００２２】
そして、図３の（ａ）に示すように、砥石体３の回転軸Ｘ方向に沿う断面のうち、先端側（外周側）の外形が、鈍角を描く直線および凸状の弧を描く曲線の少なくとも一方から構成されている。さらに、砥石体３の上記同断面のうち、基部２側の外形が、鈍角を描く直線および凸状の弧を描く曲線の少なくとも一方から構成されている。
【００２３】
具体的には、砥石体３の先端側の角部３ａ，３ｂおよび基部側の角部３ｃ，３ｄが、例えば、図３の（ｂ）に示すように、一本の直線３１で削り落とされて、角面形状に面取りされている。この場合、面取りされたそれぞれの角部には二個の鈍角３２ａ，３２ｂが形成される。
なお、上記角部３ａ〜３ｄは、それぞれ多段（複数本）の直線で削り落とされて、角面形状に面取りされるようにしてもよい。この場合には、例えば二本の直線で削り落とすと三個の鈍角が形成され、三本の直線で削り落とすと四個の鈍角が形成される。
【００２４】
また、図３の（ｃ）に示すように、例えば砥石体３の角部３ａ〜３ｄが、曲線３３で削り落とされて、丸面形状に面取りされていても良い。この場合、面取りされたそれぞれの角部には凸状の弧３４が形成される。
また、例えば砥石体３の角部３ａ〜３ｄの少なくとも一つが、図３の（ｂ）に示すような角面形状に面取りされた角部から構成され、角部３ａ〜３ｄの残りが、図３の（ｃ）に示すような丸面形状に面取りされた角部から構成されていても良い。
【００２５】
このような構成のカッタ１を切断装置で高速回転させながら、カッタ１の砥石体３をガラス母材１０の外周に押し当てて、ガラス母材１０の中心軸（コア１１に沿う軸）と直交する方向にカッタ１を進行させ、ガラス母材１０のコア１１とクラッド１２を切断する。
この場合、ガラス母材１０を切断する際のカッタ１の切断速度は、０．３秒／ｍｍ以上２．０秒／ｍｍ以下とすることが好ましい。ガラス母材１０を切断する際のカッタ１の切断速度が０．３秒／ｍｍ以下の場合、クラックの発生率が高くなる。一方、切断速度が２．０秒／ｍｍ以上の場合、作業効率が低下する。なお、ガラス母材１０の外径が大きい場合に、本実施形態の切断方法を適用することがより好ましい。具体的には、直径３５ｍｍ以上のガラス母材１０を切断する場合に、本実施形態の切断方法を適用することが好ましい。
【００２６】
以上のように、本例のガラス母材の切断方法およびカッタ１によれば、砥石体３の先端側の角部３ａ，３ｂは、鈍角を描く直線および凸状の弧を描く曲線の少なくとも一方に形成されている。このため、砥石体３の先端側をガラス母材１０に押し当て、さらに差し込んで切断する際の、ガラス母材１０のコア１１に加わる負荷を抑制することができる。すなわち、切断中に砥石体３と接触して研削されるガラス母材１０の表面は、砥石体３の先端形状と同じ、鈍角を描く直線および凸状の弧を描く曲線の少なくとも一方の形状となるため、引張応力が集中することがない。これにより、ガラス母材１０を切断する際に、ガラス母材１０の加熱処理等の特別な加工を行うことなく、簡便な方法で、ガラス母材１０のコア１１とクラッド１２との境界でのクラックの発生を防止することができる。
【００２７】
また、砥石体３の基部２側の角部３ｃ，３ｄは、鈍角を描く直線および凸状の弧を描く曲線の少なくとも一方に形成されている。このため、ガラス母材１０を切断するためにガラス母材１０に差し込んだ砥石体３を引き抜く際の、基部側の角部３ｃ，３ｄからガラス母材１０のコア１１に加わる負荷を抑制することができる。これにより、ガラス母材１０を切断する際のコア１１とクラッド１２との境界でのクラックの発生をさらに防止することができる。
【００２８】
また、ガラス母材１０を切断する際のカッタ１の切断速度を０．３秒／ｍｍ以上２．０秒／ｍｍ以下に設定することで、クラックの発生を防止しつつ、作業効率を高めることができる。
【００２９】
次に、カッタ１における砥石体３の変形例を図４〜図６を参照して説明する。なお、図４〜図６は、図３と同様に、図２における領域Ｂの拡大図をそれぞれ示す。また、上述した実施形態と同一番号を付した部分については、同じ機能であるため、繰り返しとなる説明は省略する。
【００３０】
（第一変形例）
図４に示すように、第一変形例の砥石体３Ａは、回転軸Ｘ方向に沿う断面のうち、先端側の端部４１の外形が、凸状の弧を描く曲線で構成されている。また、基部側の端部４２の外径も弧を描く曲線で構成されている。砥石体３Ａの先端側の外形と基部側の外形とは略対称となるように形成されている。また、この場合、砥石体３Ａの側部４４，４５（砥石体３Ａの回転軸Ｘ方向）も凸状の弧を描く曲線で構成されていてもよい。
【００３１】
砥石体３Ａをこのような形状とすることにより、上記実施形態と同様に、切断対象物であるガラス母材１０のコア１１に加わる負荷を抑制することができ、クラックの発生を防止することができる。
【００３２】
（第二変形例）
図５に示すように、第二変形例の砥石体３Ｂは、回転軸Ｘ方向に沿う断面のうち、先端側の端部５１の外形が凸状の弧を描く曲線で構成されている。また、基部２側の端部５２の外形も、凸状の弧を描く曲線で構成されている。また、砥石体３Ｂは、回転軸Ｘ方向に沿う断面の形状において、端部５１の幅Ｗ３が端部５２の幅Ｗ４よりも太くなるように形成されている。この場合、砥石体３Ｂの側部５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂ（砥石体３Ｂの回転軸Ｘ方向）も凸状の弧を描く曲線で構成されていてもよい。
【００３３】
砥石体３Ｂをこのような形状とすることにより、上記実施形態と同様に、切断対象物であるガラス母材１０のコア１１に加わる負荷を抑制することができ、クラックの発生を防止することができる。また、切断時にガラス母材１０に押し当てられる砥石体３Ｂの先端側の端部５１の幅Ｗ３が基部側の端部５２の幅Ｗ４よりも太く形成されているので、砥石体３Ｂの端部５１が摩耗して切断不能となるまでの時間を長くすることができ、カッタの寿命を延ばすことができる。
【００３４】
（第三変形例）
図６に示すように、第三変形例の砥石体３Ｃは、回転軸Ｘ方向に沿う断面のうち、先端側の部分６１の外形が凸状の弧を描く曲線で構成されている。また、基部２側の角部６４ｃ，６４ｄの外形が、上記実施形態の図３における角部３ｃ，３ｄと同様に、鈍角を描く直線および凸状の弧を描く曲線の少なくとも一方から構成されている。また、砥石体３Ｃは、回転軸Ｘ方向に沿う断面の形状において、先端側の部分６１の幅Ｗ５が基部側の部分６２の幅Ｗ６よりも太くなるように形成されている。この場合、砥石体３Ｂの側部６５，６６（砥石体３Ｂの回転軸Ｘ方向）も凸状の弧を描く曲線で構成されていてもよい。なお、図４〜図６における砥石体の先端側の曲線形状は、より真円に近い方が好ましい。
【００３５】
また、図６の例とは反対に、先端側の角部の外形が鈍角を描く直線および凸状の弧を描く曲線の少なくとも一方から構成され、基部２側の端部の外形が凸状の弧を描く曲線で構成されるようにしてもよい。
【００３６】
砥石体３Ｃをこのような形状とすることにより、上記実施形態と同様に、切断対象物であるガラス母材１０のコア１１に加わる負荷を抑制することができ、クラックの発生を防止することができる。また、切断時にガラス母材１０に押し当てられる砥石体３Ｃの先端側の部分６１の幅Ｗ５が基部側の部分６２の幅Ｗ６よりも太く形成されているので、砥石体３Ｃの先端が摩耗して切断不能となるまでの時間を長くすることができ、カッタの寿命を延ばすことができる。
【００３７】
なお、上記の実施形態において、砥石体３の外形について説明したが、基部２の先端側の外形についても、鈍角を描く直線および凸状の弧を描く曲線の少なくとも一方から構成されていることが好ましい形態である（図７の基部２Ａ）。基部２Ａの先端側の外形を図７のような構成とすることで、砥石体３の回転軸方向に沿う断面の厚みが均一に近づくため、砥石体３の形成を容易に行うことができる。
【００３８】
次に、従来の構成を有するカッタと、本例の構成を有するカッタとを用いてガラス母材を切断したときのクラックの発生について説明する。
【００３９】
（比較例）
従来の構成を有するカッタを用いて外径３５ｍｍのガラス母材を切断し、クラックの発生率を測定した。カッタの切断速度は、１秒／ｍｍに設定した。なお、従来の構成とは、上記実施形態のカッタ１の砥石体３（図３）において、角部３ａ〜３ｄを面取り加工していない構成（断面形状が直角）のことをいう。また、クラックとは、ガラス母材のコアとクラッドとの境界に発生する内部クラック１５（図１参照）のことをいい、コア１１の長手方向における内部クラック１５の大きさＬで表す。
【００４０】
（実施例）
本例の図３（ａ）に示す砥石体３を有するカッタ１を用いて外径３５ｍｍのガラス母材を切断し、内部クラックの発生率を測定した。カッタ１の切断速度は、１秒／ｍｍに設定した。
【００４１】
図８は、比較例で発生した内部クラックと実施例で発生した内部クラックとをそれぞれ、内部クラックの大きさＬ毎にその発生率で表したグラフである。
図８に示すように、従来カッタで切断した比較例の場合、ほとんどのガラス母材で２ｍｍ以上の大きさの内部クラックが発生した。これに対して、本例カッタで切断した実施例の場合、８０％のガラス母材で内部クラックが発生しなかったことが確認できた。また、発生したとしてもその大きさは１ｍｍ以下であることが確認できた。
【００４２】
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。
【符号の説明】
【００４３】
１：カッタ
２：基部
３：砥石体
３ａ〜３ｄ：角部
４：挿通孔
１０：ガラス母材
１１：コア
１２：クラッド
１５：内部クラック
３１：直線
３２ａ，３２ｂ：鈍角
３３：曲線
３４：凸状の弧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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