(57)【要約】【課題】中空ファイバの切断面に高分子膜等のバリが発生することを抑えつつ、平滑な面に切断する方法及びその切断装置を提供すること。【解決手段】環状部材の内面に金属膜及び高分子膜が施された中空ファイバの切断位置付近の両側を保持する保持機構と、該保持機構により保持された中空ファイバの切断位置にレーザ光源からの紫外レーザ光を導光する導光光学系と、前記保持機構により保持された中空ファイバを回転する回転機構と、を備える。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状部材の内面に金属膜及び高分子膜が施された中空ファイバの切断位置付近の両側を保持部材により保持する保持工程と、前記保持部材により保持された中空ファイバの切断位置に紫外レーザ光を照射する工程と、を備えることを特徴とする中空ファイバの切断方法。
【請求項２】
請求項１の保持工程は、中空ファイバを水平方向に保持することを特徴とする中空ファイバの切断方法。
【請求項３】
請求項１の中空ファイバの切断方法において、紫外レーザ光の照射時に、照射前記保持部材に保持された中空ファイバを少なくとも１回転以上回転させる回転工程を含むことを特徴とする中空ファイバの切断方法。
【請求項４】
請求項３の回転工程は、中空ファイバの切断位置の両側を同期して回転する工程であることを特徴とする中空ファイバの切断方法。
【請求項５】
請求項１の中空ファイバの切断方法において、中空ファイバの内面に施された高分子膜より柔らかく、且つ照射する紫外レーザ光によりアブレーションされない部材を、レーザ照射前に中空ファイバの切断位置の内部に充填する工程を含むことを特徴とする中空ファイバの切断方法。
【請求項６】
環状部材の内面に金属膜及び高分子膜が施された中空ファイバの切断位置付近の両側を保持する保持機構と、該保持機構により保持された中空ファイバの切断位置にレーザ光源からの紫外レーザ光を導光する導光光学系と、前記保持機構により保持された中空ファイバを回転する回転機構と、を備えることを特徴とする中空ファイバ切断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光を導光する中空ファイバの切断方法及び切断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
波長領域が３００ｎｍ以下の紫外レーザ光や、２μｍ以上の赤外レーザ光を導光するには、コアに石英等を用いた中実ファイバであると透過率が悪いため、ガラス管内部に金属及び高分子膜をコーティングした中空ファイバが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
ガラス管内部に金属及び高分子膜をコーティングした中空ファイバを、所望する位置で切断する場合に、従来では、ダイヤモンド刃のついたガラス切りでガラス管に切欠きを入れた後、中空ファイバを折り曲げて切欠き部に応力を生じさせ、ガラス内部にクラックを伝播させて切断していた。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−７１９７３号公報（第４頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、中空ファイバをガラス切りによって切断すると、高分子膜は引き伸ばされて切断される。このため、ガラス管内部に高分子膜等のバリが残るため、バリを研磨して取り除かなければならなかった。
また、切断後に研磨しても、ガラス管内部に高分子膜等のバリが完全に除去できなく、中空部に垂れ下がったり、又は端面に被さる形で残り、ファイバにレーザ光を導光すると、使用中にレーザ光によって焼け焦げるという問題があった。さらに、焼けた場合でも焼け焦げたものが完全に取り去られるわけではなく、導光するレーザ光の透過効率を下げてしまったり、透過効率が悪くて使用できなくなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑み、中空ファイバの切断面に高分子膜等のバリが発生することを抑えつつ、平滑な面に切断する方法及びその切断装置を提供することを技術課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
（１）　中空ファイバの切断方法は、環状部材の内面に金属膜及び高分子膜が施された中空ファイバの切断位置付近の両側を保持部材により保持する保持工程と、前記保持部材により保持された中空ファイバの切断位置に紫外レーザ光を照射する工程と、を備えることを特徴とする。
（２）　（１）の保持工程は、中空ファイバを水平方向に保持することを特徴とする。
（３）　（１）の中空ファイバの切断方法において、紫外レーザ光の照射時に、照射前記保持部材に保持された中空ファイバを少なくとも１回転以上回転させる回転工程を含むことを特徴とする。
（４）　（３）の回転工程は、中空ファイバの切断位置の両側を同期して回転する工程であることを特徴とする。
（５）　（１）の中空ファイバの切断方法において、中空ファイバの内面に施された高分子膜より柔らかく、且つ照射する紫外レーザ光によりアブレーションされない部材を、レーザ照射前に中空ファイバの切断位置の内部に充填する工程を含むことを特徴とする。
（６）　中空ファイバ切断装置は、環状部材の内面に金属膜及び高分子膜が施された中空ファイバの切断位置付近の両側を保持する保持機構と、該保持機構により保持された中空ファイバの切断位置にレーザ光源からの紫外レーザ光を導光する導光光学系と、前記保持機構により保持された中空ファイバを回転する回転機構と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
まず、レーザ光を導光する中空ファイバＦの構造の１例を図１に示すファイバ断面図で説明する。中空ファイバＦは多重構造となっており、外側から順に中空ファイバを保護するポリイミド保護層Ｆ１、石英ガラス層Ｆ２、石英ガラスＦ２の内面にコーティングされ反射膜となる銀層Ｆ３、銀層Ｆ３を保護する高分子材料でできた樹脂層Ｆ４によって構成されている。石英ガラス層Ｆ２の形状は、外径φ８００μｍ、内径φ７００μｍ程度である。ポリイミド保護層Ｆ１は２０〜２５μｍ程度の膜厚である。銀層Ｆ３、及び樹脂層Ｆ４は数μｍの膜厚であり、樹脂層Ｆ４の材質は環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ：Ｃｙｃｌｉｃ　Ｏｌｅｆｉｎ　Ｐｏｌｙｍｅｒ）である。環状オレフィンポリマーの材質としては、ノルボルネン、ジシクロペンタジエン、またはテトラシクロロドデセンを原料とする非結晶性のものが使用されている。中央部のコアＦ５は空洞となっている。
【０００８】
次に、図面に基づいて切断装置の説明をする。図２は本実施例である中空ファイバ切断装置１０の概略構成を示した図である。
１はレーザ光源であり、レーザ光源１には紫外レーザである波長１９３ｎｍのエキシマレーザを発振するＡｒＦエキシマレーザが用いられている。レーザ光源１は、ＡｒＦエキシマレーザに限定されず、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）や、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（波長１０６４ｎｍ）の第３高調波レーザ（波長３５５ｎｍ）、第４高調波レーザ（波長２６６ｎｍ）、第５高調波レーザ（波長２１３ｎｍ）、等の紫外レーザを用いても良い。
【０００９】
２はレーザ光源１から出射したエキシマレーザの出力を減衰させて出力の調整を行うアッテネータである。レーザ出力の調整は、このアッテネータ２の減衰量と共にレーザ光源１自体の出力の組み合わせを制御部２０によって制御することにより行われる。
３はマスクであり、マスク３の像が集光レンズ４により集光され、ミラー５により光軸Ｌ１の向きが光軸Ｌ２に変えられ、切断加工される中空ファイバＦの上に結像される。
【００１０】
１１及び１２は中空ファイバＦの軸を水平方向に位置させ、中空ファイバＦの外周面を挟み込んで保持するチャックである。チャック１１は、中空ファイバＦを回転駆動させるためのモータ１３の軸１３ａに取付けられている。チャック１２は中空ファイバＦを回転可能に保持し、テーブル１５に取付けられている。チャック１１と１２の間の距離はレーザ照射が可能な範囲で短くされ、中空ファイバＦの自重によって中空ファイバＦがたわみ、張力により中空ファイバＦ内部に引張り応力が発生しにくい様に工夫されている。モータ１３の回転速度及び回転方向の制御は制御部２０によって行われる。
テーブル１５上に設けられた目印１４はレーザ照射位置を示すものであり、目印１４の位置に中空ファイバＦの所期する切断位置を合わせて位置合わせを行う。
６はレーザ出力、照射のパルス幅等のレーザ照射条件やモータ１３の回転速度等の各種設定条件を入力するためのコントロールパネルである。７はレーザ照射及びモータ１３の回転のトリガ信号を発信させるためのフットスイッチである。
【００１１】
以上のような構成を備える中空ファイバ切断装置１０の中空ファイバ切断動作について説明する。操作者は、まず、中空ファイバＦの切断位置を目印１４に合わせて、中空ファイバＦの軸が水平方向になるように中空ファイバＦをチャック１１及びチャック１２に取付ける。中空ファイバＦをチャック１１及びチャック１２に取付ける際には、中空ファイバＦがチャック１１及びチャック１２によって引っ張られない様に注意して取付ける。
【００１２】
そして、コントロールパネル６でレーザ出力、照射のパルス幅等のレーザ照射条件やモータ１３の回転速度等の各種設定条件を入力する。制御部２０は、コントロールパネル６で設定された照射条件になる様に、レーザ光源１、アッタネータ２を制御する。レーザ出力は、およそ１００ｍＪのパルスエネルギーを繰り返し１Ｈｚで照射すると良好な切断面が得られる。
照射条件の設定が完了したら、操作者はフットスイッチ７を踏み込み、レーザ光を照射する。フットスイッチ７が踏み込まれている間は、レーザ光が照射され、フットスイッチ７の踏み込みをやめるとレーザ照射が停止される。
【００１３】
レーザ光源１から発振されたレーザ光は、アッテネータ２で設定出力となるように減衰され、マスク３を通り、集光レンズ４により集光され、ミラー５により反射され、切断加工される中空ファイバＦの切断位置に集光される。切断位置に集光されたレーザ光は、中空ファイバＦの外側からポリイミド保護層Ｆ１、石英ガラス層Ｆ２、銀層Ｆ３、樹脂層Ｆ４の各材料の分子間結合を離断して蒸散（アブレーション）させ、中空ファイバＦを切断する。
【００１４】
また、同様に、フットスイッチ７が踏み込まれている間は、制御部２０はモータ１３を回転させ、フットスイッチ７の踏み込みをやめるとモータ１３の回転を停止させる。また、制御部２０はコントロールパネル６で設定された回転速度でモータ１３を回転させる。また、制御部２０は中空ファイバＦが最初に装着された状態からどちらか一方向へ半回転（角度＋１８０°）し、最初の位置から半回転するとそこから逆方向へ１回転（角度−３６０°）し、また逆方向へ１回転（角度＋３６０°）する様にモータ１３を回転させる。中空ファイバＦを一方向にだけ何回も回転させると、中空ファイバＦがねじれて破損してしまうが、上記の様に正逆回転を繰り返し行うことによって、中空ファイバＦがねじれて破損することを防止している。
【００１５】
作業者は、何度か中空ファイバＦが反転されて、中空ファイバＦが切断されたことを確認すると、フットスイッチ７の踏み込みをやめ、レーザ照射を停止する。そして、中空ファイバＦをチャック１１及びチャック１２から取り外し、図３に示す様に、保持フェルールを中空ファイバＦの端面に装着し、ファイバ端面加工を終える。保持フェルールは、ステンレス等の材質で作成され、ファイバ端面の保護、ファイバのコネクタの役目をするものである。
【００１６】
従来のように、ダイヤモンド刃のついたガラス切りでガラス管に切欠きを入れて切断すると、図４に示す様に、高分子膜である樹脂層Ｆ４が引き伸ばされて切断されるため、ガラス管内部に高分子膜等のバリＢが残るため、バリＢを研磨して取り除かなければならなかったが、本発明を用いれば、バリを生じることなく、切断面を平滑に加工することができる。中空ファイバＦの内面にバリが生じないので、中空ファイバＦにレーザ光を導光させても、バリが焼け焦げて導光するレーザ光の透過効率を下げてしまう心配がない。また、中空ファイバＦの軸を水平方向に位置させているので、中空ファイバＦの軸を垂直方向に位置させる場合に比べて、切断終了直前の中空ファイバＦの自重による落下や倒れによる中空ファイバＦ内部に引張り応力が作用しにくく、引張り応力による高分子膜等のバリの発生を未然に防ぐことができる。また、チャック１１と１２の間の距離はレーザ照射が可能な範囲で短くされているので、中空ファイバＦの自重によって中空ファイバＦがたわみ、張力により中空ファイバＦ内部に引張り応力が発生しにくく、引張り応力による高分子膜等のバリの発生を未然に防ぐことができる。
【００１７】
また、図５に示す様に、中空ファイバＦをチャック１１及びチャック１２に取付ける前に、中空ファイバＦの所期する切断位置の内面に、中空ファイバの内面に施された高分子膜より柔らかく、且つ照射する紫外レーザ光によりアブレーションされない部材である棒状のポリテトラフロロエチレン樹脂（Ｐｏｌｙ　Ｔｅｔｒａ　Ｆｌｕｏｒｏ　Ｅｔｙｌｅｎｅ　　以下、ＰＴＦＥ）４１を挿入しておき、切断が終了したら、中空ファイバＦ内面に残ったＰＴＦＥ４１を除去してもよい。この方法によれば、ＰＴＦＥ４１はエキシマレーザによって破壊、溶融しないので、ガラス管内部に高分子膜等のバリを生じることを、より防止することができる。ＰＴＦＥ４１の他に、中空ファイバの内面に施された高分子膜より柔らかく、且つ照射する紫外レーザ光によりアブレーションされない部材として、ＶＬＬＤＰＥ（Ｖｅｒｙ　Ｌｉｎｅｒ　Ｌｏｗ　Ｄｅｎｓｉｔｙ　Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）等がある。ＶＬＬＤＰＥを中空ファイバーに挿入して切断する場合は、レーザ光源にＮｄ：ＹＡＧレーザ（波長１０６４ｎｍ）の第３高調波レーザ（波長３５５ｎｍ）、第４高調波レーザ（波長２６６ｎｍ）、第５高調波レーザ（波長２１３ｎｍ）、等のフッ素を含まない紫外レーザを使用する。
【００１８】
また、上記発明の実施の形態では、中空ファイバＦの回転駆動をモータ１３のみによって行っていたが、チャック１２にもモータを取付け、モータ１３と回転方向、及び回転速度を同期させて駆動することにより、切断終了直前の回転方向の中空ファイバＦのせん断応力が発生しにくく、高分子膜等のバリの発生を未然に防ぐこともできる。また、モータ１３の回転動力をギヤや、プーリとベルト等の動力伝達手段を介してチャック１２に伝え、チャック１１と１２の回転を同期させて、高分子膜等のバリの発生を未然に防いでも良い。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、中空ファイバの切断面に高分子膜等のバリが発生することを抑え、平滑な面に切断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】中空ファイバの構造を示す断面図である。
【図２】中空ファイバ切断装置の概略構成を示した図である。
【図３】中空ファイバの端面に保持フェルールを装着した図である。
【図４】中空ファイバをガラス切りで切断した切断面を示す図である。
【図５】中空ファイバの内面にポリテトラフロロエチレン樹脂を挿入して切断する方法を示した図である。
【符号の説明】
１　レーザ光源
２　アッテネータ
３　マスク
４　集光レンズ
５　ミラー
１０　中空ファイバ切断装置
１１　チャック
１２　チャック
１３　モータ
２０　制御部
４１　ＰＴＦＥ
Ｆ　中空ファイバ
Ｆ３　銀層
Ｆ４　樹脂層
【図１】
2004115336.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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