(57)【要約】      （修正有）【課題】内表面の最大粗さＲｍａｘが０．１μｍ以下、中心線平均粗さＲａが０．０１μｍ以下の高面精度の管状脆性材料を比較的短時間で製造できる研摩方法及び該研摩方法で得られた高精度の管状脆性材料を提供すること。【解決手段】管状脆性材料の内表面を面精度よく研摩する方法において、ホーニングマシンで管状に前研削した脆性材料の内表面をダイヤモンド砥粒を付着したペーパーで研摩することを特徴とする研摩方法及び該研摩方法で得られた管状脆性材料。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状脆性材料の内表面を面精度よく研摩する方法において、ホーニングマシンで管状に前研削した管状脆性材料の内表面をダイヤモンド砥粒を付着したペーパーで研摩することを特徴とする研摩方法。
【請求項２】
ダイヤモンド砥粒を付着したペーパーをホーニングマシンの研摩用ヘッド全体に巻き付けることを特徴とする請求項１記載の研摩方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の研摩方法で得た、内表面の最大粗さＲｍａｘが０．１μｍ以下、中心線平均粗さＲａが０．０１μｍ以下の内表面精度の高い管状脆性材料。
【請求項４】
管状脆性材料が光ファイバ製造用石英ガラス管であることを特徴とする請求項３記載の内表面精度の高い管状脆性材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、管状脆性材料の内表面研摩方法および該研摩方法で得られた管状脆性材料に関し、特に光ファイバ製造用石英ガラス管の内表面を面精度よく研摩する方法および内表面精度の高い石英ガラス管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
管状脆性材料、特に高純度の石英ガラス管は、光ファイバを製造するための内付法（ＭＣＶＤ法）の反応管として、また、ＭＣＶＤ法、軸付け法（ＶＡＤ法）又は外付け法（ＯＶＤ法）で作成したプレプリフォームのジャケット管として用いられている。これらの高純度の石英ガラス管の内表面に凹凸やクラックが存在すると、プレプリフォームと石英ガラス管の溶融一体化時に気泡が発生し、それが光ファイバの線引き時の断線や光ファイバの接続不良を起すなどの問題があった。そのため石英ガラス管の内表面の面精度を高いものにする必要があり、従来、高純度の石英ガラスインゴットの内外周面をダイヤモンド砥石で機械的研削加工したのち、内表面を酸化セリューム砥石で機械的研摩加工する方法が採られていた（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１１９０３４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法では、研摩時に酸化セリューム砥石のエッジ部から大きな破片が発生し、それが砥石と被研摩面の間に咬み込まれ、被研摩物の内表面にキズをつけることが起こった。このキズの発生を防ぐため酸化セリューム砥粒を研削液に分散させ、ブラシ等で被研削面を削る方法が開発されたが、研摩時間が非常に長く生産性に劣るものであった。また、酸化セリューム砥粒を付着させたペーパー（酸化セリュームペーパー）を用いる研摩法も開発されたが、酸化セリュームペーパーは初期の研摩能力、すなわち前段階の研削による凹凸を削り取る能力が低く、前研摩段階で内表面粗さをより小さくする必要がある上に、酸化セリュームペーパーの消耗が激しくしばしば取り替える必要がありコスト高になる欠点があった。
【０００５】
こうした現状に鑑み、本発明者等は、鋭意研究した結果、ホーニングマシンで前研削した管状脆性材料の内表面をダイヤモンドペーパーを用いて研摩することで、酸化セリュームによる研摩と同等以上の内表面粗さを有する管状脆性材料が得られ、かつ研摩時間を大幅に短縮できることを見出して、本発明を完成したものである。すなわち、
【０００６】
本発明は、管状脆性材料の内表面にキズを発生させることがなく高面精度に研摩できる研摩方法を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、研摩時間を短縮できる研摩方法を提供することを目的とする。
【０００８】
さらに、本発明は、内表面精度の高い管状脆性材料を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、管状脆性材料の内表面を面精度よく研摩する方法において、ホーニングマシンで管状に前研削した脆性材料の内表面をダイヤモンドペーパーで研摩することを特徴とする研摩方法および内表面精度の高い管状脆性材料に関する。
【００１０】
上記脆性材料とは、材料に外力を加えて破壊させるときに、破壊ヒズミの小さい材料をいい、具体的にはガラス、セラミックスなどが挙げられる。この脆性材料から管状体を成形するため、ホーニングマシンにダイヤモンド砥石を取り付け、研削加工すると、研削が進行するに従って砥石から脱落したダイヤモンド粒子と研削された被研削物の粒子が砥石表面に付着し目詰まりを起す。目詰まりが起きると、研削能力が落ちるばかりでなく、砥石と被研削物間の抵抗が変化し、振動が発生する。著しい場合には砥石に大きな応力が加わって砥石の破損を起こすことがある。これらはより粒度の小さい研摩仕上げにおいて顕著である。ところが、前記ダイヤモンド砥石の代わりにダイヤモンド砥粒を付着したペーパー（以下ダイヤモンドペーパーという）を使用すると、目詰まりが発生してもペーパー自体の弾性で振動が発生しない上に、ペーパーの破れも起こらず研摩加工が継続できることがわかった。しかもこの目詰まり状態で研摩すると、研摩粒子の番手以上に良好な研摩が進行することもわかった。これは脆性材料の研摩をダイヤモンドペーパーの目詰まりのまま継続すると、ぺーパー表面はすべて研摩された被研摩物の粒子で覆われるが、その粒子が被研摩物と同一であることから、いわゆる共摺り状態となり、研摩粒子自体も削られ、徐々に微細化して良好な研摩が達成できるものと思われる。このようにダイヤモンドペーパーを用いると、高い面精度を有する管状脆性材料が得られることからダイヤモンド砥粒の番手を小さいものに代える必要がなく、研摩時間を大幅に短縮できる。
【００１１】
管状脆性材料の研摩には研摩用ヘッド付きホーニングマシンを用いることが一般的であるが、研摩用ヘッドを管状脆性材料内表面の全面に押し付けるように拡張することは困難で部分的な拡張がなされる。そして、拡張部分に砥石が取り付けられる。この研摩用ヘッド付きホーニングマシンで管状脆性材料を研摩すると砥石のエッジ部が被研削面に引っかかり大きな破片が発生することがある。この破片は、砥石のエッジ部と被研削面に咬み込み、被研削面に深いキズを付ける。然し、ダイヤモンドペーパーで研摩用ヘッド全体を覆うと、拡張部にエッジがあってもダイヤモンドペーパーが連続していることから、破片の浸入がなく脆性材料の内表面にキズを付けることがない。
【００１２】
上記ダイヤモンドペーパーのダイヤモンドの粒径は、＃５００〜＃１００００の範囲のものが用いられる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１４】
なお、最大粗さＲｍａｘ及び中心線平均粗さＲａは、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｂ０６０１の定義により、その測定法は、接触式簡易粗さ計（東京精密（株）製、Ｓｕｒｆｃｏｍ  ３００Ｂ）で１０ｍｍの長さ毎に測定し、そのときの最大粗さＲｍａｘと中心線平均粗さＲａを求める方法による。
【００１５】
【実施例】
実施例１
ＯＶＤ法を用い、四塩化珪素を気化し、酸水素炎中で火炎加水分解し、回転する基体の周囲にシリカガラス微粒子を堆積させて大型多孔質スート体を作成した。この多孔質スート体を電気炉に入れ、コアガラスロッドの屈折率等の条件を考慮し、Ｈｅ、Ｃｌ２混合ガスにより１１００℃で加熱脱水し、引き続きＨｅ雰囲気中で１６００℃で透明ガラス化し、円筒状石英ガラスインゴットを製造した。この円筒状石英ガラスインゴットの両端を切断し、その内径を＃８００レジンボンドダイヤモンド砥石をセットした長さ２５ｃｍ、幅５ｍｍで４方向に拡張部３を有する図２に示す研摩用ヘッド付き縦型ホーニングマシンで研削し、内径５０ｍｍ、長さ２ｍの石英ガラス管を作成した。前記研摩用ヘッドの拡張部３全体にダイヤモンドペーパー４を巻き付け、石英ガラス管内に挿入し、研摩用ヘッドの回転数を１００ｒｐｍ、速度を３ｍ／ｍｉｎにして石英ガラス管の全長にわたって８０回往復させた。巻き付けたダイヤモンドペーパー４のダイヤモンド粒径は、最初＃１２００、次に＃２０００、最後に＃３０００と３回取り替えた。得られた石英ガラス管の内表面の最大粗さＲｍａｘは０．０８μｍ、中心線平均粗さＲａは０．００７μｍであった。この研摩加工に要した時間は、ペーパーの取り替え時間も含めて６時間弱であった。前記石英ガラス管の内表面を更に＃６０００のダイヤモンドペーパーを８０回往復させたところ、石英ガラス管の内表面の最大粗さＲｍａｘは０．０６μｍ、中心線平均粗さＲａは０．００５μｍとなった。
【００１６】
比較例１
実施例１において、研摩用ヘッドの４方向の拡張部３のみにダイヤモンドペーパー４を貼り付け、実施例１と同様にして研摩仕上げを行った。得られた石英ガラス管の内表面の最大粗さＲｍａｘ及び中心線平均粗さＲａはほぼ同様であったが、内表面には砥石または石英ガラスの破片の咬み込みとおもわれる螺旋状の深いキズが発生していた。
【００１７】
比較例２
実施例１と同寸法の石英ガラスインゴットを研削して得た内径５０ｍｍ、長さ２ｍの石英ガラス管の内表面を研摩するため、ナイロン植毛ブラシを取り付けたホーニングマシンのヘッドを石英ガラス管内にセットし、上部から酸化セリューム砥粒を純水に攪拌して得た研摩液を流し込みながら、前記ブラシを回転数５００ｒｐｍ、ヘッド速度３ｍ／ｍｉｎで石英ガラス管全長に渡って連続して２４０回往復させた（８０往復×３回）。得られた石英ガラス管の内表面の最大粗さＲｍａｘは０．５μｍ、中心線平均粗さＲａは０．２μｍであった。この石英ガラス管の内表面精度を実施例１の石英ガラス管の内表面と同様にするには９６０回往復させる２２時間弱を要した。
【００１８】
比較例３
実施例１において、ダイヤモンドペーパーの替わりに酸化セリュームペーパーを用いて、研摩用ヘッドの回転数を１００ｒｐｍ、速度を３ｍ／ｍｉｎとして石英ガラス管全長にわたって８０回の往復をペーパーを交換して３回繰り返した。得られた石英ガラス管の内表面の最大粗さＲｍａｘは０．３５μｍ、中心線平均粗さＲａは０．１５μｍであった。この研摩方法で実施例１と同様の内表面を得るには、ペーパーを交換して８０回の往復を合計７回行う必要があった。研摩加工に要した時間はペーパー交換を含めて約１３時間であった。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の研摩方法では、内表面の最大粗さＲｍａｘが０．１μｍ以下、中心線平均粗さＲａが０．０１μｍ以下の高面精度の石英ガラス管が比較的短時間で製造でき、それをプレプリフォームのジャケット管又はＭＣＶＤ法の反応管として使用することで高品質の光ファイバが容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の研摩方法を示す概略図である。
【図２】４方向の拡張部を有する研摩用ヘッドの概略図である。
【図３】拡張部全体にダイヤモンドペーパーを巻き付けた研摩用ヘッドの概略図である。
【符号の説明】
１：石英ガラス管
２：研摩用ヘッド
３：拡張部
４：ダイヤモンドペーパー
５：シャンクバー
６：ブッシュロッド
【図１】
2004243433.tif 000003
【図２】
2004243433.tif 000004
【図３】
2004243433.tif 000005