(57)【要約】      （修正有）【課題】光ファイバ端面を研磨するための光ファイバ研磨シート、光ファイバ先端加工装置および研磨加工方法を提供する。【解決手段】研磨シートであって、粒度の異なる砥粒１，２が異なる領域で同心円状に塗布されており、内側の同心円に粒度が大きな砥粒が塗布されている。光ファイバ端面の研磨方法であって、研磨シートを光ファイバ軸線に対して垂直に固定し、光ファイバ軸線からオフセットした軸の周りに回転させ、かつ光ファイバ軸線と同じ軸の周りに回転させるステップと、光ファイバを研磨シートに近づけて、光ファイバが弾性変形により反った状態で、光ファイバの先端が研磨シートに接するようにするステップと、光ファイバの先端を研磨するステップとを備え、光ファイバが保持されている位置からの光ファイバの長さが短くなり、光ファイバが弾性変形により反った状態から、研磨シートに垂直に接する状態になることによって光ファイバの端面を研磨する。【選択図】図７
2014121752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ端面を研磨するための研磨シートであって、
粒度の異なる砥粒が異なる領域で同心円状に塗布されており、かつ内側の同心円に粒度が大きな砥粒が塗布されていることを特徴とする研磨シート。
【請求項２】
請求項１に記載の研磨シートであって、外側の同心円には砥粒としてシリカを塗布したことを特徴とする研磨シート。
【請求項３】
請求項１または２に記載の研磨シートを使用する研磨方法であって、
光ファイバを光ファイバ軸線に沿って保持するステップと、
前記研磨シートを前記光ファイバ軸線に対して垂直に固定し、前記光ファイバ軸線から平行にオフセットした軸の周りに回転させ、かつ前記光ファイバ軸線と同じ軸の周りに回転させるステップと、
前記光ファイバを前記研磨シートに近づけて、前記光ファイバが弾性変形により反った状態で、前記光ファイバの先端が前記回転している研磨シートに接するようにするステップと、
前記回転している研磨シートによって前記光ファイバの先端を研磨するステップと
を備え、前記光ファイバの先端が前記回転している研磨シートによって研磨された結果として、前記光ファイバが保持されている位置からの前記光ファイバの長さが短くなり、前記光ファイバが弾性変形により反った状態から、前記光ファイバ軸線に沿って前記研磨シートに垂直に接する状態になることによって前記光ファイバの端面を研磨することを特徴とする光ファイバ端面の研磨方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の研磨シートを使用する光ファイバ先端加工装置であって、
光ファイバを保持する保持部材と、
研磨シートを回転駆動させる機構部材と
を具備し、前記機構部材は、前記光ファイバの軸線と同じ軸の周りと、前記光ファイバの軸線から平行にオフセットした軸の周りに前記研磨シートを回転させ、前記研磨シートと前記保持部材の距離は、前記光ファイバの先端の研磨の開始時に、前記光ファイバが弾性変形により反った状態で、前記光ファイバの先端が前記研磨シートに接触する長さであることを特徴とする光ファイバ先端加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ファイバ端面を加工する研磨シート、光ファイバ先端加工装置及びその研磨シートならびに光ファイバ先端加工装置を用いた研磨加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバの接続において、その接続端面を研磨加工することで、光ファイバのコア同士を密着して接触させるフィジカルコンタクト接続を実現できる。フィジカルコンタクト接続を実現する光コネクタの種類として、例えば、ＳＣコネクタ（規格：ＪＩＳ  Ｃ  ５９７３）、ＭＵコネクタ（規格：ＪＩＳ  Ｃ  ５９８３）がある。これらの光コネクタのプラグでは、フェルールの中心に設けた孔へ光ファイバを接着固定して、そのフェルール端面および光ファイバ端面を研磨加工している。これらの光コネクタにおける研磨工程では、砥粒の粒度が異なる３種類もしくは２種類の研磨シートを使用している。粒度の大きな研磨シートで粗研磨をした後で、粒度の小さな研磨シートで精密研磨をして、フィジカルコンタクト接続が可能な端面を作製していた。この研磨加工工程では、砥粒の粒度が異なる研磨シートが必要なため、研磨シートの取り替え作業は必須である。研磨加工時には、研磨対象物を研磨シートに対して押圧する必要がある。フェルールに接着固定した光ファイバの端面を研磨加工するときは、バネを用いてフェルールを研磨シートに押し付けることで、フェルールに接着固定した光ファイバ端面を研磨加工している。研磨加工した後で、光ファイバを内蔵したフェルールをプラグハウジング内に収めて、光コネクタの組立が完了する。
【０００３】
光ファイバを接続する光コネクタとして、予め光ファイバ単体で端面を研磨加工した後で、光ファイバを光コネクタへ挿入して組み立てることで、フィジカルコンタクト接続を実現する光コネクタがある（特許文献１）。また、光ファイバ単体で端面を加工する光ファイバ先端加工装置がある（特許文献２）。この光ファイバ先端加工装置は、光ファイバ先端面におけるコア及びその周辺は研磨部材と接触させずに、光ファイバ先端面をテーパ加工することを目的とした構成である。光ファイバが反って撓んだ状態で研磨部材と接触させることで、光ファイバ先端面におけるコア及びその周辺を研磨部材と接触させない構成としている。特許文献１に記載された光コネクタへ適用する光ファイバは、その先端面をフィジカルコンタクト接続させる必要があるため、コア及びその周辺を研磨部材と接触させて研磨する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１５９６７５号公報
【特許文献２】特開２０１１−１７３１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
予め研磨加工によりフィジカルコンタクト可能な端面を形成した光ファイバを光コネクタ内へ挿入して組み立てる光コネクタでは、光ファイバ単体で光ファイバ端面のコアを研磨加工する必要がある。光ファイバ先端部を研磨加工するためには、先ず、光ファイバを切断する必要がある。この切断により、光ファイバ端面には凹凸が発生する。光ファイバ端面を研磨加工することで、凹凸のないフィジカルコンタクト接続が可能な端面を形成する。フェルールに接着固定された光ファイバ端面を加工する場合、バネを用いて、フェルールに内蔵された光ファイバを研磨シートに対して垂直に押し付けた状態で研磨シートを回転させることで光ファイバ端面を研磨加工する。
【０００６】
光ファイバが反った状態で発生する力で端面をテーパ加工する光ファイバ先端加工装置において、光ファイバの反りを微小にすることで、光ファイバ端面のコアを研磨シートへ接触できる可能性がある。つまり、光ファイバをフェルールに内蔵することなく、光ファイバ単体で光ファイバ端面のコアを研磨できる可能性がある。しかしながら、光ファイバの反りを微小にして光ファイバ端面を研磨シートへ接触させたとしても、光ファイバが反った状態で発生する力はバネに比べて小さいため、光ファイバを切断したときに発生する光ファイバ端面の凹凸を除去して、フィジカルコンタクト接続が可能な端面を形成できない。つまり、光ファイバが反った状態で発生する力のみを利用して、切断した光ファイバ端面をフィジカルコンタクト接続可能な端面へ形成する研磨加工を実現することが課題である。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、フェルールに接着固定していない光ファイバの端面をフィジカルコンタクト接続が可能な端面へ形成する光ファイバ端面加工を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明における請求項１記載の発明は、光ファイバ端面を研磨するための研磨シートであって、粒度の異なる砥粒が異なる領域で同心円状に塗布されており、かつ内側の同心円に粒度が大きな砥粒が塗布されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明における請求項２記載の発明は、請求項１に記載の研磨シートであって、外側の同心円には砥粒としてシリカを塗布したことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明における請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の研磨シートを使用する研磨方法であって、光ファイバを光ファイバ軸線に沿って保持するステップと、研磨シートを光ファイバ軸線に対して垂直に固定し、光ファイバ軸線から平行にオフセットした軸の周りに回転させ、かつ光ファイバ軸線と同じ軸の周りに回転させるステップと、光ファイバを研磨シートに近づけて、光ファイバが弾性変形により反った状態で、光ファイバの先端が回転している研磨シートに接するようにするステップと、回転している研磨シートによって光ファイバの先端を研磨するステップとを備え、光ファイバの先端が回転している研磨シートによって研磨された結果として、光ファイバが保持されている位置からの光ファイバの長さが短くなり、光ファイバが弾性変形により反った状態から、光ファイバ軸線に沿って研磨シートに垂直に接する状態になることによって光ファイバの端面を研磨することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明における請求項４記載の発明は、請求項１または２に記載の研磨シートを使用する光ファイバ先端加工装置であって、光ファイバを保持する保持部材と、研磨シートを回転駆動させる機構部材とを具備し、機構部材は、光ファイバの軸線と同じ軸の周りと、光ファイバの軸線から平行にオフセットした軸の周りに研磨シートを回転させ、研磨シートと保持部材の距離は、光ファイバの先端の研磨の開始時に、光ファイバが弾性変形により反った状態で、光ファイバの先端が研磨シートに接触する長さであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
フィジカルコンタクト接続が可能な光ファイバ端面を光ファイバ単体の研磨加工により実現できる。光ファイバ自身の弾性力により発生する力で光ファイバを研磨シートへ押し付けることで、光ファイバを切断した時に発生する光ファイバ端面の凹凸を除去して、光ファイバ端面を凸球面形状へ加工することができる。粒度の異なる砥粒が異なる領域に塗布された研磨シートを利用することで、研磨シートの取り替え作業を不要にする。さらに、光ファイバを精密に制御して動かすことなく、光ファイバ自身が研削される効果を利用して光ファイバ先端の研磨シートへの接触位置を変えることで、研磨シートの異なる領域で２工程の研磨加工を１工程として実現している。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の研磨シートを示す模式図である。
【図２】本発明の研磨シートの断面を示す模式図である。
【図３】本発明の研磨シートの断面を示す模式図である。
【図４】本発明の光ファイバ先端加工装置を示す模式図である。
【図５】切断時の光ファイバ先端を示す模式図である。
【図６】光ファイバを保持部へ設置した、本発明の光ファイバ先端加工装置を示す模式図である。
【図７】光ファイバ加工時の、本発明の光ファイバ先端加工装置を示す模式図である。
【図８】テーパ加工された光ファイバ端面を示す模式図である。
【図９】光ファイバ加工時の、本発明の光ファイバ先端加工装置を示す模式図である。
【図１０】研磨加工された光ファイバ端面を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施例を説明する。
【００１５】
図１に本発明の研磨シートの模式図を示す。研磨シートは円形であり、光ファイバが接触する領域として、アルミナ１およびシリカ２を砥粒とした研磨材が塗布されている。アルミナ１とシリカ２の塗布領域は同心円であり、中心側にアルミナ１、外側にシリカ２が塗布されている。アルミナ１は、シリカ２より大きな粒度を塗布している。図２に本発明の一実施形態にかかる研磨シートの断面図を示す。研磨シートは、３層で構成されている。ベースフィルム３の上にシリカ２を砥粒とした研磨材が塗布されている。さらに、その上にアルミナ１を砥粒とした研磨材が塗布されている。シリカを塗布する領域は、ベースフィルム全面である。アルミナが塗布される領域は、シリカが塗布された領域より狭い円形である。図３に本発明の別の実施形態にかかる研磨シートの断面図を示す。図２に示す研磨シートの、アルミナとシリカの積層の順番を入れ替えた構成を示す。ベースフィルム３の上にアルミナ１を砥粒とした研磨材が塗布されている。さらに、その上にシリカ２を砥粒とした研磨材が塗布されている。図２と図３で示した構成は、円形の研磨シートにおいて、中心側へアルミナ、外側へシリカを塗布する同心円である点は共通である。本実施例では、中心側に塗布する砥粒としてアルミナを記載したが、ダイヤモンドを砥粒する研磨材を塗布しても良い。
【００１６】
次に、本発明の研磨シートを用いた光ファイバ端面の研磨加工方法と使用する光ファイバ先端加工装置を説明する。図４に本発明の光ファイバ先端加工装置の模式図を示す。研磨シートを回転させるための駆動部４、光ファイバを保持する保持部５が基本構成となる。保持部５では光ファイバ軸線に沿って光ファイバを直線状に維持し、光ファイバが前進または後進できる程度のクリアランスを持って光ファイバを保持する。図示していないが、光ファイバは保持部の後端側でホルダにより固定されている。固定駆動部は、保持部に光ファイバを設置したときの光ファイバ軸線に対して、同じ軸線を公転軸とする公転回転部６と、光ファイバ軸線からオフセットした軸線を自転軸となる自転回転部７を有する。自転回転部７へ研磨シートを設置すると、研磨シートは自転軸周りの回転と公転軸周りの回転を組合せた軌道で回転する。
【００１７】
被覆が付いたままの光ファイバの端面を研磨加工する手順について説明する。光ファイバを切断したときの光ファイバ端部の模式図を図５に示す。光ファイバの先端部では、クラッドガラス８に凹凸が発生しており、クラッド中心のコアをフィジカルコンタクト接続できない。研磨シートおよび光ファイバ先端加工装置を用いて、図５に示した光ファイバ先端部を凸球面形状に形成して、フィジカルコンタクト接続が可能なコア面とする。光ファイバを光ファイバ先端加工装置の保持部５へ、図２に示した研磨シートを光ファイバ先端加工装置の自転回転部７へそれぞれ設置したときの模式図を図６に示す。ここで、円形の研磨シートの中心が、自転回転部７の自転軸と一致するように設置されている。また、研磨シートは、公転回転部６および自転回転部７が回転していない状態で、保持部５へ設置した光ファイバを研磨シートに向かって直進させたとき、光ファイバの先端が研磨シートの表面に接する程度に十分大きい半径を有する。研磨シートを自転軸および公転軸の周りで回転させた状態で、保持部５へ設置した光ファイバを研磨シート側へ前進させる。光ファイバの前進は、保持部後端側で光ファイバを固定したホルダを前進させることで実現する。光ファイバは、その先端部が研磨シート中央のアルミナが塗布された領域１に到達するまで前進させる。その際、光ファイバは、その先端部がアルミナが塗布された領域１に接するように、図７に示すように反らせる。一旦、所定箇所まで前進させた後は、光ファイバを固定したホルダ位置は加工が終了するまで固定する。図７に光ファイバ先端部が研磨シート中央のアルミナ領域１に達して、加工されているときの模式図を示す。このとき、光ファイバは大きく反った状態であり、光ファイバ先端部がテーパ加工される。本テーパ加工は、光ファイバ先端部の凹凸部を除くために実施する。光ファイバ先端部がアルミナ領域１で継続してテーパ加工されることで、図８に示すように光ファイバ端部が尖った形状に形成される。さらに、光ファイバ先端部へのテーパ加工を継続することで、保持部端から突き出した光ファイバの長さが短くなり、光ファイバ先端部はシリカ領域２と接触するようになる。図９に光ファイバ先端部が研磨シート外周のシリカ領域２と接触して、加工されているときの模式図を示す。保持部端から突き出した光ファイバが短くなることで、光ファイバの反りが微小になり、光ファイバ端面のコアが研磨シートと接触して、コア面への加工が可能になる。このとき、図８で示した光ファイバ端面の尖った箇所が研磨シートとの接触により、図１０に示すような凸球面形状へ加工できる。尖った形状を凸球面形状へと加工するときには、光ファイバを押圧する力は少なくて良いため、光ファイバの微小な反りにより発生する力で光ファイバ先端部を研磨シートへ押し付けることで研磨加工できる。シリカを砥粒とした研磨材により、光ファイバ端面を凸球面形状にすることで、フィジカルコンタクト可能なコア面を形成できる。
【００１８】
本研磨方法では、切断した光ファイバを光ファイバ先端加工装置に設置して、回転する研磨シートへ向けて前進させて所定位置で停止させた後は、光ファイバの保持部からの突き出し長を変えることなく、光ファイバ先端部が接触する研磨シートの領域がアルミナ領域からシリカ領域へ自動的に移動していき、光ファイバ自身の弾性力のみで光ファイバ端面を加工して、凸球面を形成することができる。
【００１９】
研磨方法の上記の例では、図２に示した研磨シートを用いたが、図３に示した研磨シートでも、同じ方法で光ファイバ端面を凸球面加工することができる。
【００２０】
光研磨方法において、保持部から研磨シートまでの距離ｄ（５ｍｍ＜ｄ＜１５ｍｍ）に対して、保持部から光ファイバの突き出し長さＬをｄ＜Ｌ＜ｄ＋２ｍｍとする。このとき、研磨シートにおける各寸法をアルミナシート部の直径を１０ｍｍ、シリカ部の直径を１６ｍｍとすることで、光ファイバ先端部はアルミナ領域からシリカ領域へ自動的に移動し、光ファイバ自身の弾性力のみで光ファイバ先端を凸球面とすることができる。
【符号の説明】
【００２１】
１  アルミナ
２  シリカ
３  ベースフィルム
４  駆動部
５  保持部
６  公転回転部
７  自転回転部
８  クラッド
９  被覆
【図１】
2014121752.tif 000003
【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】
2014121752.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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