(57)【要約】【課題】光部品の光透過面に傷をつけることなく、該光透過面の汚染物および光透過面から分解放出されて浮遊する微粒子および炭酸ガスに溶解した不純物を迅速に除去することができる。【解決手段】光部品の光透過面の清掃方法であって、炭酸ガスを噴射させて生成した微粉状のドライアイスを前記光透過面およびその近傍のみに吹き付ける。【選択図】　図１
2004126492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光部品の光透過面の清掃方法であって、炭酸ガスを噴射させて生成した微粉状のドライアイスを前記光部品の光透過面およびその近傍のみに吹き付けることにより、清掃することを特徴とする光部品の清掃方法。
【請求項２】
予め光透過面を加熱しておき、炭酸ガスを噴射させて生成した微粉状のドライアイスを、前記光部品の光透過面およびその近傍のみに吹き付けることにより清掃することを特徴とする請求項１記載の光部品の清掃方法。
【請求項３】
前記加熱を遠赤外線でおこなうことを特徴とする請求項２記載の光部品の清掃方法。
【請求項４】
前記光部品を洗浄室内に投入し、該洗浄室内を真空に吸引して清掃することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光部品の清掃方法。
【請求項５】
前記光部品の光透過面が光コネクタプラグのフェルール先端面であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光部品の清掃方法。
【請求項６】
前記光部品の光透過面が光コネクタプラグのフェルール先端面であり、前記洗浄室内に投入するときに前記フェルール先端面およびその近傍のみを投入することを特徴とする請求項４記載の光部品の清掃方法。
【請求項７】
前記光部品が光学素子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光部品の清掃方法。
【請求項８】
前記ドライアイスを、前記光学素子の２つの光透過面に対して同時に吹き付けることにより清掃することを特徴とする請求項７記載の光部品の清掃方法。
【請求項９】
前記光学素子を洗浄室内に投入し、側面およびその近傍のみを把持して、該洗浄室内を真空に吸引して清掃することを特徴とする請求項７または８に記載の光部品の清掃方法。
【請求項１０】
光透過面を有する光部品を投入する洗浄室と、該洗浄室内を加熱する手段と、洗浄室内を真空吸引する手段と、炭酸ガスを噴射させて生成したドライアイスを前記光透過面に吹き付ける手段とを有することを特徴とする光部品清掃装置。
【請求項１１】
光部品の光透過面およびその近傍を投入する洗浄室と、該洗浄室内を加熱する手段と、洗浄室内を真空吸引する手段と、炭酸ガスを噴射させて生成したドライアイスを前記光透過面およびその近傍に吹き付ける手段とを有することを特徴とする光部品清掃装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光部品の光透過面の汚れや付着する異物を除去してきれいに清掃する光部品の清掃方法およびそれを用いた光部品清掃装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信などに使われる光部品としては、レンズ、偏光子、検光子、旋光子、反射鏡、半透明反射鏡、ビ−ムスプリッタ、フィルタ、プリズム、回折格子などの光学系を構成する部材である光学素子や、光ファイバと前記光学素子を連結する光コネクタなどがある。
【０００３】
例えば、光コネクタは、先端に光ファイバの連結面を表出している。図５に示す光コネクタ１４は、ジルコニアセラミック製のフェルール１５の中心に、光ファイバを固定して、フェルール先端面１６を鏡面に研磨している。この構造の光コネクタ１４は、互いにフェルール先端面１６を対向させる状態で連結して、光信号を伝送する。
【０００４】
一対の光コネクタ１４を連結する状態で、フェルール先端面１６が汚れ、あるいはここに異物が付着していると、光信号を正常に伝送できなくなる。これは、汚れや異物が、光ファイバの光を遮断し、あるいは反射させるからである。
【０００５】
また、光学素子においても同様に、光透過面に汚れや異物が付着していると、光信号を正常に伝送できなくなる。
【０００６】
こういった弊害を避けるために、光部品の光透過面を清掃する必要がある。例えば、前記光コネクタ１４の場合、連結に先立って、エタノールを含ませた柔らかい布もしくは紙片でフェルール先端面１６を拭き、ついで残留したエタノール及び布や紙片のくずなどを除去するために乾燥ガスなどを吹き付けるという最も原始的な方法が一般的に用いられていた。
【０００７】
しかしこれに対し、光コネクタ１４の清掃具として、図８に示す第二従来例である光コネクタ清掃具が開発されている。ケース２１を開いた内部断面図を図９に示すが、ケース２１の内部にテープ状の清掃シート２２を巻いている。清掃シート２２は、ケース２１に設けたレバー２３を操作すると巻取られて、ケース２１の開口窓２４に表出させる部分を移動させる。このため、レバー２３を操作する毎に、開口窓２４には新しい清掃シート２２が表出される。したがって、開口窓２４に表出する清掃シート２２に、フェルール先端面１６を擦って、きれいに清掃することができる（特許文献１参照）。
【０００８】
また、上記光コネクタ清掃具の改良品として、図１０に示す第三の従来例である光コネクタ清掃具が開発された。この図に示す光コネクタ清掃具は、底プレート３１と表面プレート３２との間に清掃シート３３を積層している。表面プレート３２は、スリット状の開口窓３４を複数列に開口しており、複数の開口窓３４を閉塞するように、分離して除去できる剥離シート３５を付着している。この光コネクタ清掃具は、開口窓３４を閉塞している剥離シート３５を除去して開口窓３４を開口し、開口された開口窓３４に沿って光コネクタプラグを移動させて、光コネクタプラグのフェルール先端面１６を清掃シート３３で清掃することができる。
【０００９】
ここで、清掃シート３３には、光コネクタプラグの先端面を擦ってきれいにできるシート材、たとえば、微細な繊維を編み組みしている布地、あるいは、乾式または湿式で製造された不織布が使用できる。清掃シート３３は、光コネクタプラグの先端面を擦ったときに、繊維などが分離して付着しないものが最適である。
【００１０】
例えば、ポリエステル系あるいはナイロン系の０．１デニール以下の極細繊維で織られた清浄布からなるものを使用することができる。
【００１１】
この構造の光コネクタ清掃具は、光コネクタプラグのフェルール先端面１６を清掃する度に、剥離シート３５を除去して新しい清掃シート３３を使用できるので、清掃シート３３の未使用部分を密閉された状態として、ゴミなどが浸入して清掃シート３３に付着するのを確実に阻止できる特長がある。さらに、この構造の光コネクタ清掃具は、従来のように複雑な構造とすることなく、極めて簡単な構造として多量生産できると共に、全体をコンパクトかつ軽量にして便利に持ち運びできる特長がある。
【００１２】
さらに、上記第三の従来例の改善品として、全体をコンパクトにして便利に持ち運びできると共に、使用後に廃棄する使い捨ての部分と、廃棄することなく再使用する部分とを明確に区別して、使い捨ての部分を簡単に交換できる光コネクタ清掃具を提供すること、及び使用回数に対する製造コストを低減して、極めて安価に多量生産できることを目的として、第四の従来例が開発された。
【００１３】
この光コネクタ清掃具は、図１１に斜視図及び図１２にその分解図を示すが、清掃カートリッジ４１と、この清掃カートリッジ４１を脱着自在に装着できるケース４８とを備える。清掃カートリッジ４１は、開口窓４４を複数列に開口している表面プレート４２の下面に清掃シート４３を積層すると共に、複数の開口窓４４を閉塞するように除去できる剥離シート４５を上面に付着している。この光コネクタ清掃具は、ケース４８に清掃カートリッジ４１を装着した状態で、剥離シート４５を除去して開口窓４４を開口する。さらに、開口された開口窓４４に沿って光コネクタプラグを移動させて、光コネクタプラグのフェルールの先端面を清掃シート４３で清掃することができる。
【００１４】
つまり、第四の従来例では清掃カートリッジ４１を使い捨て部分として交換し、ケース４８は再利用することにより製造コストを低減した（特許文献２参照）。
【００１５】
また、光学素子１７の清掃方法として、特許文献３では図１３に示すように第五の従来例の方法が開示されており、洗浄液５１を入れた洗浄槽５０に被洗浄物である光学素子１７を光透過面１８がいかなる固体にも接触しないようにして、超音波発生装置５２から超音波５３を発生させて、光学素子１７を洗浄したあと乾燥装置にて乾燥させて清掃していた。
【００１６】
【特許文献１】特開平６−２４２３４７号公報（図１、図１４）
【特許文献２】特開２０００−３１４８２２号公報（図５、図６）
【特許文献３】特開２００２−８２２１１号公報（第４頁）
【特許文献４】特開平４−２９１７２６号公報（第２頁〜第３頁）
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第一の従来例、図８に示す従来の第二例、図１０に示す第三の従来例及び、図１１に示す第四の従来例のいずれの清掃方法においても、フェルール先端面などの光部品の光透過面を擦って清掃する方法であるために、光透過面に硬度の高い異物が存在した場合には光ファイバの端面に傷をつけてしまうという問題を生じた。
【００１７】
そのために、光ファイバの端面に傷がついた場合には再度、仕上げ研磨加工をし直さなければならなくなり、そのために低価格化を要求される光部品を高価にしてしまう要因となっていた。
【００１８】
また、図１３に示す従来の第五例の光学素子の清掃方法では、超音波洗浄時には光学素子から異物が分離するが、洗浄液５１から光学素子１７を引き上げる際に、異物が再付着してしまうという問題を生じており、その際再清掃を行わなければならないという問題を生じた。
【００１９】
そのため、エタノールを含ませた柔らかい布もしくは紙片で拭き、ついで残留したエタノール及び布や紙片のくずなどを除去するために乾燥ガスなどを光部品の透過面に吹き付けるという、最も安価でしかも原始的な第一の従来例の清掃方法が一般的に用いられ続けている。
【００２０】
これに対して、洗浄の技術分野においてドライアイススノーを吹き付けて洗浄を行う、いわゆるドライアイスブラストの手法が知られている。例えば、特許文献４には、半導体の半製品や加工装置の洗浄方法として、被洗浄物を真空に吸引した洗浄室内に設置し、遠赤外線で加熱しながら、微粉状のドライアイスを吹き付けてブラスト洗浄する方法が開示されている。この方法は、被洗浄物の表面から放出する微粒子や炭酸ガスに溶解した不純物を迅速に除去することができる優れた洗浄方法である。
【００２１】
そこで、発明者らは、特許文献４で開示されている真空引きと加熱を併用したドライアイスブラストの手法を光部品の光透過面の清掃に用いることを検討した。しかしながら、光透過面に生じる微小な結露によるウォーターマークの生成を完全に防止することができず、光透過に悪影響を及ぼし、誤動作の原因となってしまうことがわかった。なお、ここでいうウォーターマークとは、表面に付着した水分を乾燥させた後に残る乾燥シミのことである。
【００２２】
さらに、このドライアイスブラストの手法は、加熱と冷却の温度サイクルが加わるため、光コネクタのように光ファイバが多量の樹脂によって封止固定されている光部品の清掃を行うと、樹脂の接着力が劣化し、光コネクタから光ファイバが脱落してしまう恐れがあることがわかった。
【００２３】
本発明は、以上の事情に鑑み考案されたものであり、光部品の光透過面に対して、最適なドライアイスブラストの方法を提供することによって、光部品の光透過面に傷をつけることなく、該光透過面の汚染物および光透過面から分解放出されて浮遊する微粒子および炭酸ガスに溶解した不純物を迅速に除去することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記問題点に鑑みて、本発明の光部品の清掃方法は、光部品の光透過面の清掃方法であって、炭酸ガスを噴射させて生成した微粉状のドライアイスを前記光部品の光透過面およびその近傍のみに吹き付けることにより、清掃することを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の光部品の清掃方法は、予め光透過面を加熱しておき、炭酸ガスを噴射させて生成した微粉状のドライアイスを、前記光部品の光透過面およびその近傍のみに吹き付けることにより清掃することを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の光部品の清掃方法は、前記加熱を遠赤外線でおこなうことを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の光部品の清掃方法は、前記光部品を洗浄室内に投入し、該洗浄室内を真空に吸引して清掃することを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の光部品の清掃方法は、前記光部品の光透過面が光コネクタプラグのフェルール先端面であることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の光部品の清掃方法は、前記光部品の光透過面が光コネクタプラグのフェルール先端面であり、前記洗浄室内に投入するときに前記フェルール先端面およびその近傍のみを投入することを特徴とする。
【００３０】
さらに、本発明の光部品の清掃方法は、前記光部品が光学素子であることを特徴とする。
【００３１】
また、本発明の光部品の清掃方法は、前記ドライアイスを、前記光学素子の２つの光透過面に対して同時に吹き付けることにより清掃することを特徴とする。
【００３２】
また、本発明の光部品の清掃方法は、前記光学素子を洗浄室内に投入し、側面およびその近傍のみを把持して、該洗浄室内を真空に吸引して清掃することを特徴とする。
【００３３】
そして、本発明の光部品清掃装置は、光透過面を有する光部品を投入する洗浄室と、該洗浄室内を加熱する手段と、洗浄室内を真空吸引する手段と、炭酸ガスを噴射させて生成したドライアイスを前記光透過面に吹き付ける手段とを有することを特徴とする。
【００３４】
また、本発明の光部品清掃装置は、光部品の光透過面およびその近傍を投入する洗浄室と、該洗浄室内を加熱する手段と、洗浄室内を真空吸引する手段と、炭酸ガスを噴射させて生成したドライアイスを前記光透過面およびその近傍に吹き付ける手段とを有することを特徴とする。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の第１の実施形態である光コネクタの清掃方法および清掃装置について説明する。
【００３６】
図１は本発明の光コネクタの清掃方法を示す概念図であり、光コネクタプラグのフェルール先端面の清掃方法であって、炭酸ガスを噴射させて生成した微粉状のドライアイスを前記フェルール先端面およびその近傍のみに吹き付けることにより、清掃することを特徴としている。
【００３７】
液化炭酸ガス容器１内の液化炭酸ガスは蒸発器２により炭酸ガスとなり、フィルタ３によりパーティクルが除去された後、液化器４により再液化されニードル弁５、フィルタ６を通りノズル７より噴出されたドライアイスとなりフェルール先端面１６に吹き付けられ該フェルール先端面１６上のパーティクルを除去する。
【００３８】
フィルタ３以降の配管、弁、ノズルはパーティクルの発生を抑えるため、内面が平滑で清浄な電解もしくは化学研磨管を使用することが望ましい。
【００３９】
本発明における光コネクタ１４とは一対の光ファイバ同士を接続するための接続器であり、ＳＣ形、ＦＣ形、ＭＵ形、ＳＴ形、ＬＣ形などの様々なタイプの光コネクタを用いることができ、光ファイバを内部に固定しているフェルール１５を有する部材をプラグ、一対のプラグを挿入接続するための割スリーブを有する部材をアダプタと称する。
【００４０】
上記フェルール１５は、アルミナ、ジルコニアなどのセラミックス、ほう珪酸ガラス、結晶化ガラスなどのガラス、ＰＥＳ、ＰＥＩ、ＬＣＰなどのプラスチックス、ステンレス鋼やニッケル合金などの金属からなり、軸方向に光ファイバを挿通するための細孔を有し、特にジルコニアを主成分とするセラミックスによって形成することが好ましい。
【００４１】
その理由は、ＺｒＯ２を主成分とし、安定化剤としてＹ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＣｅＯ２、Ｄｙ２Ｏ３などの一種以上を含有することによって、正方晶の結晶を主体とした安定性を得ることができるからである。
【００４２】
ここで、本発明におけるフェルール先端面１６とその近傍とは、フェルール先端面１６および該先端面１６と連続する外周面を示すが、該連続する外周面に大しては必ずしもドライアイスを吹き付ける必要性はない。
【００４３】
本発明の清掃方法では、ドライアイスがフェルール先端面１６に衝突した際に、急激な温度変化によりヒビを入れ表面からパーティクルや異物などの汚染物をはがす。汚染物に付着したドライアイスは汚れを溶解する性質があり、油分を含んだ汚染物を瞬時に分解する。これはドライアイスが外気温により昇華する際に二酸化炭素の体積が数百倍〜数千倍に膨張し、この昇華エネルギーによって表面に付着している汚染物を爆発的に飛散させることによる。
【００４４】
ここで、フェルール先端面１６を加熱しておくことが望ましく、これは、ドライアイスの吹き付けにより、フェルール先端面１６の表面が水分で濡れてウォーターマークを生じることを防止するためである。この加熱方法は電気ヒータによって加熱する方法が望ましく、遠赤外線を用いることにより、フェルール先端面１６のみならず内部まで加熱できるので汚染物の分解放出を容易にすることができ、より好ましい方法である。
【００４５】
次に、洗浄室内を真空に吸引することが望ましい。これは、ドライアイスから蒸発した炭酸ガスが、先に放出されて浮遊する微粒子や溶解した不純物を迅速に除去することができるからである。また、この真空圧を脈動させることがさらに望ましい。これらの除去を促進し、かつ確実にするからである。
【００４６】
液化炭酸ガス容器１は、精製液化炭酸ガスを用いることが最も望ましいが、価格が高価になるために、市販のＣＯ２収容容器を用いてもよい。これはガス取り用収容容器でも液取り用収容容器のいずれを用いてもかまわない。噴射までの配管系統中にフィルタ３、６などの不純物取り除き手段を介することによりパーティクルを除去することができるからである。
【００４７】
本発明においては、フェルール先端面１６およびその近傍のみに微粉状のドライアイスを吹き付けることが好ましい。その理由としては、フェルールのように光ファイバが多量の接着剤によって固定されている光部品の場合、全体を洗浄室に入れると、フェルールに光ファイバを固定している接着剤が、ドライアイスブラスト洗浄に伴う加熱冷却サイクルのために劣化し、光ファイバの固定強度が劣化する可能性があるからである。そのため、清掃は洗浄が必要な部位のみ洗浄室に投入するのが望ましい。
【００４８】
さらに、光コネクタ１４の形状が複雑なので、分解放出されて浮遊する微粒子および炭酸ガスに溶解した不純物がフェルール先端面１６から分離したとしても、光コネクタの内部に入り込んでしまい、その再付着した不純物が金属部品のさびの原因となる可能性もある。
【００４９】
これらの理由から、ドライアイスは、フェルール先端面１６およびその近傍のみに吹き付けることが望ましい。
【００５０】
上記微粉状のドライアイスを微粉状とすることでもよく、また粒子の多少大きなペレット状とすることでもよい。
【００５１】
また、微粉状のドライアイスを吹き付ける工程と同時に、もしくは前後して洗浄剤を噴霧する方法を用いてもよい。
【００５２】
以上、炭酸ガスを噴射させて生成した微粉状のドライアイスを前記フェルール先端面１６およびその近傍に吹き付けることにより、光コネクタ１４の光ファイバ端面に傷をつけることなく、フェルール先端面１６の汚染物および先端面から分解放出されて浮遊する微粒子および炭酸ガスに溶解した不純物を迅速に除去することができる。
【００５３】
次に、本発明の光コネクタ清掃装置の洗浄室部分について図２を用いて説明する。なお、ノズル７から液化炭酸ガス容器１からノズル７までの部分については図１と同じなので省略してある。
【００５４】
洗浄室８の構造は、フェルール先端面１６およびその近傍を投入する洗浄室８と、該洗浄室８内を加熱する手段として胴体部分に少なくとも１箇所の電気ヒータ９を有する。また、洗浄室８内を真空吸引する手段として胴体部分の電気ヒータ９の取り付け部分と離れた位置に少なくとも１箇所の真空吸引器１０にホースでつながるバキューム孔を有している。
【００５５】
そして、炭酸ガスを噴射させて生成したドライアイスを上記フェルール先端面１６に吹き付ける手段として洗浄室８の先端部分にノズル７が固定されている。該ノズル７の取り付いた先端部分に対向する部分にはフェルール１５を挿入し、がたつきをなくすための挿入スリーブ１３を有している。そして、その軸方向内部には洗浄室８の真空気密を守るため、フェルール１５の外周をカバーする気密ラバー１１を有し、フェルール先端面１６が所定位置まで挿入されたときにノズル７の噴射させるためのセンサ１２を有している。
【００５６】
本発明では、予め電気ヒータ９にて加熱されしかも真空吸引器１０により真空に吸引された洗浄室８にフェルール先端面１６およびその近傍を挿入して、センサ１２で挿入状態を検知し、フェルール先端面１６が所定の温度まで加熱される間の一定時間経過後に、炭酸ガスをノズル７から噴射させて生成した微粉状のドライアイスをフェルール先端面１６に吹き付けることにより、光コネクタ１４の光ファイバ端面に傷をつけることなく、フェルール先端面１６の汚染物および先端面から分解放出されて浮遊する微粒子および炭酸ガスに溶解した不純物を迅速に除去することができる。
【００５７】
または、フェルール先端面およびその近傍を洗浄室８に挿入して、センサ１２にて挿入状態を検知した後、洗浄室８内が加熱されしかも真空に吸引され、そのあとフェルール先端面１６が所定の温度まで加熱される間の一定時間経過後に、炭酸ガスをノズル７から噴射させて生成した微粉状のドライアイスをフェルール先端面１６に吹き付ける方法でも同様の効果を奏することができる。
【００５８】
ここで、上記真空は０．１〜１０Ｔｏｒｒの真空とすることが望ましい。０．１Ｔｏｒｒ未満の真空では真空吸引器が高価になり、また、浮遊する不純物を吸引するだけなのでそれ以上は必要がない。また１０Ｔｏｒｒを超えると真空度が低すぎて浮遊する不純物を全て吸引することができなくなり、フェルール先端面１６に再付着することになるから、上記範囲内が望ましい。
【００５９】
また、加熱温度は５０〜２００℃が望ましい。５０℃未満であれば、フェルール先端面１６の加熱が不十分となり、ドライアイスによりウォーターマークが発生しやすくなるので好ましくない。
【００６０】
また２００℃を超えると、フェルール１５の貫通孔内部で光ファイバを接着している接着剤が劣化してしまい、長期信頼性に耐えられなくなることと、フェルール先端面１６と光ファイバの端面の位置ずれが熱応力により大きくなってしまうことから、この範囲内が望ましい。
【００６１】
また、吹き付け時の洗浄圧は１０〜１５０ＭＰａが望ましい。１０ＭＰａ未満では、圧力が不足しフェルール先端面１６に均一にドライアイスを吹き付けることができず、洗浄むらが生じる。また、１５０ＭＰａを超えると、圧力が大きすぎて光ファイバとフェルール１５を固定している接着剤を劣化させて、フェルール先端面１６と光ファイバ端面との位置ずれが生じる可能性があるため、この範囲内とすることが望ましい。
【００６２】
また、吹き付けの噴射時間は０．５〜２０秒の範囲内とすることが望ましい。０．５秒未満ではフェルール先端面１６に十分にドライアイスを吹き付けることができず、洗浄むらが生じる。また、２０秒を超えると、時間が長すぎて光ファイバとフェルール１５を固定している接着剤を劣化させて、フェルール先端面１６と光ファイバ端面との位置ずれが生じる可能性があるため、この範囲内とすることが望ましい。
【００６３】
さらには、吹き付けは連続でなくとも、例えば１秒吹き付けた後、２秒おいてさらに１秒吹き付けるというように、断続的に行ってもよい。その場合は、吹き付けの合計時間が０．５〜２０秒の範囲内とするのがよい。
【００６４】
以上、本発明の光コネクタの清掃方法およびそれを用いた清掃装置の一例を説明してきたが、これに限ることなく、炭酸ガスを噴射させて生成した微粉状のドライアイスをフェルール先端面１６およびその近傍のみに吹き付ける方法であれば、フェルール先端面１６の光ファイバ端面に傷をつけることなく、フェルール先端面１６の汚染物および先端面から分解放出されて浮遊する微粒子および炭酸ガスに溶解した不純物を迅速に除去することができる。
【００６５】
次に、本発明の第２の実施形態である光学素子の清掃方法および清掃装置について説明する。
【００６６】
図３は本発明の光学素子の清掃方法を示す概念図であり、炭酸ガスを噴射させて生成した微粉状のドライアイスを前記光学素子１７の光透過面１８およびその近傍のみに吹き付けることにより、清掃することを特徴としている。
【００６７】
液化炭酸ガス容器１内の液化炭酸ガスは蒸発器２により炭酸ガスとなり、フィルタ３によりパーティクルが除去された後、液化器４により再液化されニードル弁５、フィルタ６を通りノズル７より噴出されたドライアイスとなり光透過面１８に吹き付けられ該光透過面１８のパーティクルを除去する。
【００６８】
フィルタ３以降の配管、弁、ノズルはパーティクルの発生を抑えるため、内面が平滑で清浄な電解もしくは化学研磨管を使用することが望ましい。
【００６９】
本発明の清掃方法では、ドライアイスが光透過面１８に衝突した際に、急激な温度変化によりヒビを入れ表面からパーティクルや異物などの汚染物をはがす。汚染物に付着したドライアイスは汚れを溶解する性質があり、油分を含んだ汚染物を瞬時に分解する。これはドライアイスが外気温により昇華する際に二酸化炭素の体積が数百倍〜数千倍に膨張し、この昇華エネルギーによって表面に付着している汚染物を爆発的に飛散させることによる。
【００７０】
ここで、光学素子１７の光透過面１８の両面に同時にドライアイスを吹きつけることが望ましい。これは、光透過面１８の両面へドライアイスを吹き付けることにより、光透過面１８の両面が同じ条件で同じ温度になるので、ドライアイスを吹きつけた裏面が周りの湿気により濡れてしまいウォーターマークを生じることを防止するためである。
【００７１】
また、光透過面１８を加熱しておくことがさらに望ましく、これは、ドライアイスの吹き付けにより、光透過面１８の表面が水分で濡れてウォーターマークを生じることを防止するためである。この加熱方法は電気ヒータによって加熱する方法が望ましく、遠赤外線を用いることにより、光透過面１８のみならず内部まで加熱できるので汚染物の分解放出を容易にすることができ、より好ましい方法である。
【００７２】
次に、ドライアイスを吹き付けた後、洗浄室内を真空に吸引することが望ましい。これは、ドライアイスから蒸発した炭酸ガスが、先に放出されて浮遊する微粒子や溶解した不純物を迅速に除去することができるからである。また、この真空圧を脈動させることがさらに望ましく、これらの除去を促進し、かつ確実にするからである。
【００７３】
液化炭酸ガス容器１は、精製液化炭酸ガスを用いることが最も望ましいが、価格が高価になるために、市販のＣＯ２収容容器を用いることでもよい。これはガス取り用収容容器でも液取り用収容容器のいずれを用いてもかまわない。噴射までの配管系統中にフィルタ３、６などの不純物取り除き手段を介することによりパーティクルを除去することができるからである。
【００７４】
本発明において、光透過面１８およびその近傍のみに微粉状のドライアイスを吹き付けることとしているのは、例えば全体を洗浄室に入れると光学素子１７の形状が複雑な場合に、分解放出されて浮遊する微粒子および炭酸ガスに溶解した不純物が光透過面１８から分離したとしても、光学素子１７の内部に入り込んでしまい、その再付着した不純物が金属部品のさびの原因となったり、光学素子１７の固定に用いる接合手段の劣化の要因となったりする可能性があるので、光透過面１８およびその近傍のみに吹き付けることが望ましい。
【００７５】
上記微粉状のドライアイスを微粉状とすることでもよく、また粒子の多少大きなペレット状とすることでもよい。
【００７６】
また、微粉状のドライアイスを吹き付ける工程と同時に、もしくは前後して洗浄剤を噴霧する方法を用いてもよい。
【００７７】
以上、炭酸ガスを噴射させて生成した微粉状のドライアイスを前記光透過面１８およびその近傍に吹き付けることにより、光学素子１７の光透過面１８に傷をつけることなく、該光透過面１８の汚染物および光透過面１８から分解放出されて浮遊する微粒子および炭酸ガスに溶解した不純物を迅速に除去することができる。
【００７８】
次に、本発明の光学素子清掃装置の洗浄室部分について図４を用いて説明する。なお、ノズル７から液化炭酸ガス容器１までの部分については図３と同じなので省略してある。
【００７９】
光学素子１７を投入する洗浄室８と、該洗浄室８内を加熱する手段として胴体部分に少なくとも２箇所の電気ヒータ９を有し、洗浄室８内を真空吸引する手段として胴体部分の電気ヒータ９の取り付け部分と離れた位置に少なくとも２箇所のバキューム孔からホースにて真空吸引器１０につなげている。そして、炭酸ガスを噴射させて生成したドライアイスを上記光透過面１８に吹き付ける手段として洗浄室８の両端部分に２箇所のノズル７が固定されており、光学素子１７を中心とした上下対称な構造となっている。
【００８０】
ここで、光学素子１７は光学素子固定手段１９により洗浄室内に仮固定されており、光透過面１８は把持されていない。光学素子固定手段１９は例えば光学素子１７の側面を数箇所ネジ固定する方法やチャックで把持する方法などがあるが、光透過面１８を塞がない方法であればいかなる方法でもよい。
【００８１】
ここで、光学素子１７の光透過面１８の両面同時にドライアイスを吹き付ける方法について説明してきたが、これに限ることなく片面のみでも本発明の効果を奏することができるが、図４のように両面同時に吹き付ける方法のほうがより好ましい。
【００８２】
本発明では、予め電気ヒータ９にて加熱されしかも真空吸引器１０により真空に吸引された洗浄室８に光学素子１７の光透過面１８およびその近傍を挿入して、光透過面１８が所定の温度まで加熱される間の一定時間経過後に、炭酸ガスをノズル７から噴射させて生成した微粉状のドライアイスを光透過面１８に吹き付けることにより、光学素子１７の光透過面１８に傷をつけることなく、光透過面１８の汚染物および光透過面１８から分解放出されて浮遊する微粒子および炭酸ガスに溶解した不純物を迅速に除去することができる。
【００８３】
または、洗浄室８内が予め加熱されており、光透過面１８およびその近傍を洗浄室８に挿入して、そのあと光透過面１８が所定の温度まで加熱される間の一定時間経過後に、炭酸ガスをノズル７から噴射させて生成した微粉状のドライアイスを光透過面１８に吹き付けたあと、洗浄室８を真空に吸引する方法でも同様の効果を奏することができる。
【００８４】
ここで、上記真空は０．１〜１０Ｔｏｒｒの真空とすることが望ましい。０．１Ｔｏｒｒ未満の真空では真空吸引器が高価になり、また、浮遊する不純物を吸引するだけなのでそれ以上は必要がない。　また１０Ｔｏｒｒを超えると真空度が低すぎて浮遊する不純物を全て吸引することができなくなり、光透過面１８に再付着することになるから、上記範囲内が望ましい。
【００８５】
また、加熱温度は５０〜４００℃が望ましい。５０℃未満であれば、光透過面１８の加熱が不十分となり、ドライアイスによりウォーターマークが発生しやすくなり、また４００℃を超えると、光学素子１７自体もしくは光学素子１７に付着させた反射防止膜などが劣化してしまい、長期信頼性に耐えられなくなるからである。
【００８６】
また、吹き付け時の洗浄圧は１０〜１５０ＭＰａが望ましい。１０ＭＰａ未満では圧力が不足し、光透過面１８に均一にドライアイスを吹き付けることができず、洗浄むらが生じる。また、１５０ＭＰａを超えると、圧力が大きすぎて光学素子１７を固定している接合手段にダメージを与える可能性があるため、この範囲内とすることが望ましい。
【００８７】
また、吹き付けの噴射時間は０．５〜２０秒の範囲内とすることが望ましい。０．５秒未満では光透過面１８に十分にドライアイスを吹き付けることができず、洗浄むらが生じる。また、２０秒を超えると、時間が長すぎて光学素子１７を固定している接合手段にダメージを与える可能性があるため、この範囲内とすることが望ましい。
【００８８】
さらには、吹き付けは連続でなくとも、例えば１秒吹き付けた後、２秒おいてさらに１秒吹き付けるというように、断続的に行ってもよい。その場合は、吹き付けの合計時間が０．５〜２０秒の範囲内とするのが望ましい。
【００８９】
ここで、本発明の光学素子１７とは、光アイソレータに用いる偏光子、検光子、ファラデー回転子のみならず、レンズ、偏光板、旋光子、反射鏡、半透明反射鏡、ビ−ムスプリッタ、フィルタ、プリズム、回折格子、方解石、ルチル、ＬＮ結晶などの複屈折結晶、１／２λ波長板、１／４λ波長板、プリズム、ミラーなどの光学系を構成するあらゆる部材に適用することができる。
【００９０】
光学素子１７の材質は石英ガラス、ほう珪酸ガラスなどの各種ガラス材やそのガラス材中に金属粒子を散布させたもの及びガーネットなどを用いることができる。また、多結晶性セラミックス、結晶化ガラス、透明無アルカリガラス、ＬｉＮｂＯ３の単結晶体などを用いることでも本発明の効果を奏することができる。
【００９１】
ここで、本発明における光透過面１８とは、光の通過する平面もしくは球面を意味し、その近傍とは光の通過する部分以外の平面もしくは球面及び側面の一部を示すが、上記その近傍の一部は必ずしもドライアイスを吹き付ける必要性はない。
【００９２】
次に、図６に本発明の光学素子１７の様々な形状の断面図を示す。
【００９３】
図６（ａ）は球面形状である。図６（ｂ）はプリズムなどの多角形状である。図６（ｃ）は平板形状である。また、図６（ｄ）は半円形状である。さらに図６（ｅ）は円の曲率が対向する部分で異なる形状である。また、図６（ｆ）は図６（ｅ）の周辺部につばがついた形状である。本発明の光学素子１７は上記形状に限ることなく、様々な形状に適用することができる。
【００９４】
図７は光学素子１７とホルダ２９が接合手段３０により固定されている光デバイスの断面図である。
【００９５】
ここで、ホルダ２９の材質としては、熱膨張係数が小さく、またＹＡＧレーザ溶接することを考慮してステンレス（ＳＵＳ３０４）を使用することが望ましいが、金属、セラミックス、プラスチックスなどの使用も可能である。例えば、金属ではＦｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｃｒ合金などがあり、セラミックスでは、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミ、ジルコニアなどがある。さらに樹脂ではＰＢＴ、ＰＣ、ＰＭＭＡ、ＰＥＩ、ＬＣＰ、ＰＡなどを用いることができる。
【００９６】
また、接合手段３０は、エポキシ樹脂系接着剤、紫外線硬化型接着剤、嫌気性接着剤などの接着剤、もしくはＡｕ−Ｓｎ半田、Ｐｂ−Ｓｎ半田などの半田、もしくは鉛系、鉛フリー系などの低融点ガラスなどを用いることができる。
【００９７】
それぞれの接合手段３０はエポキシ樹脂系接着剤は熱硬化、紫外線硬化型接着剤では紫外線照射、嫌気性接着剤などでは真空硬化、各種半田は熱硬化、そして各種低融点ガラスは熱硬化によりホルダ２９と光学素子１７を固着接合する。
【００９８】
この中で、特に望ましくは、エポキシ樹脂系接着剤を６０℃〜１５０℃で所定時間熱して硬化させる方法、半田を１２０℃〜４００℃で熱し溶融させた後、常温冷却して硬化させる方法、または、低融点ガラスを３００℃〜５００℃の高温で熱し溶融させた後、常温まで冷却して硬化させる方法が好ましい。
【００９９】
また、上記接合手段３０として接合部材を用いなくとも、圧入、かしめ、圧着などで固定する方法でも本発明の効果を奏することができる。
【０１００】
以上、本発明の光学素子１７の清掃方法およびそれを用いた清掃装置として、一例を説明してきたが、これに限ることなく、炭酸ガスを噴射させて生成した微粉状のドライアイスを光透過面１８およびその近傍のみに吹き付ける方法であれば、光学素子１７の光透過面１８に傷をつけることなく、光透過面１８の汚染物および光透過面１８から分解放出されて浮遊する微粒子および炭酸ガスに溶解した不純物を迅速に除去することができる。
【０１０１】
【実施例】
実施例１
以下、本発明の第１の実施形態に対応した第１の実施例について説明する。
【０１０２】
図１および図２に示す本発明の光コネクタ用光部品清掃装置と比較例として従来の第一例である清掃方法および図１１に示す従来の第四例である光コネクタ清掃具を用いてフェルール先端面１６を清掃した。
【０１０３】
本発明の光コネクタ用光部品清掃装置は、液化炭酸ガス容器１内の９９．９％の純度の液化炭酸ガスを用いフィルタ３以降の配管、弁、ノズルは内面が平滑で清浄な電解研磨管を使用した。
【０１０４】
また、洗浄室８の先端部分にノズル７が固定されており、胴体部分に１箇所の電気ヒータ９を有し、１箇所の真空吸引器１０にホースでつながるバキューム孔を有する。ノズル７の取り付いた先端部分に対向する部分にはフェルール１５を挿入し、がたつきをなくすためのジルコニア製の挿入スリーブ１３を有し、その軸方向内部には洗浄室８の真空気密を守るためのフェルール１５の外周をカバーするウレタンゴム製の気密ラバー１１を有する。そして、フェルール先端面１６が所定位置まで挿入されたときにノズル７の噴射させるためのセンサ１２を有した構造とした。ここで洗浄室８内の真空度は３．５Ｔｏｒｒとし、室内温度は１００℃とした。
【０１０５】
これに対し、従来の第一例では、エタノールを含ませた柔らかい紙片で拭き、ついで残留したエタノール及び紙片のくずなどを除去するために乾燥ガスなどをフェルール先端面１６に吹き付ける方法とした。
【０１０６】
また、従来の第四例では、清掃カートリッジ４１と、この清掃カートリッジ４１を脱着自在に装着できるケース４８とを備える。清掃カートリッジ４１は、開口窓４４を複数列に開口している表面プレート４２の下面に清掃シート４３を積層すると共に、複数の開口窓４４を閉塞するように除去できる剥離シート４５を上面に付着している。この光コネクタ清掃具は、ケース４８に清掃カートリッジ４１を装着した状態で、剥離シート４５を除去して開口窓４４を開口する。さらに、開口された開口窓４４に沿って光コネクタプラグを移動させて、光コネクタプラグのフェルールの先端面を清掃シート４３で清掃する方法を用いた。
【０１０７】
上記３種類のサンプルを各１００個作成し、ＣＣＤカメラを用いて４００倍まで拡大したディスプレイモニタで目視にてよごれや付着物が全くないことを確認し、清掃後フェルール先端面１６の光ファイバ端面のキズの有無を同じＣＣＤカメラの４００倍のディスプレイモニタで目視にて確認した。
【０１０８】
ここでサンプルに使用した３００個のフェルール先端面１６は清掃試験前にキズがないことを確認した上で、粉塵環境に数日間同条件で放置し、フェルール先端面１６は人為的に接触しないようにして、汚染物質を付着させたものを使用した。
【０１０９】
一つずつのフェルール先端面１６の１μｍ以上の幅を有するキズの本数をカウントし、その結果を表１に示す。
【０１１０】
【表１】
2004126492.tif 000003
【０１１１】
従来の第一例では、１本キズが５個、２本キズが２個、３本キズが１個、４本キズが１個発生した。また、従来の第四例では１本キズが３個、２本キズが１個、３本キズが１個と、従来例では清掃後キズ発生が確認できた。
【０１１２】
これに対し、本発明の方法では１本のキズも発生しなかった。
【０１１３】
実施例２
以下、本発明の第２の実施形態に対応した第２の実施例について説明する。
【０１１４】
図６および図７に示す本発明の光学素子清掃装置と比較例として従来の第一例である清掃方法および図１３に示す従来の第五例の光学素子の清掃方法にて光透過面１８を清掃した。
【０１１５】
本発明の光学素子清掃装置は、液化炭酸ガス容器１内の９９．９％の純度の液化炭酸ガスを用いフィルタ３以降の配管、弁、ノズルは内面が平滑で清浄な電解研磨管を使用した。洗浄室８の両先端部分の２箇所にノズル７が固定されており、胴体部分に円周状に２箇所の電気ヒータ９を有し、また光学素子１７の上下２箇所にバキューム孔を有しホースにて１台の真空吸引器１０につなげた。
【０１１６】
ここで洗浄室８内の真空度は３．５Ｔｏｒｒとし、室内温度は１００℃とした。
【０１１７】
また、光学素子固定手段１９は光学素子１７の側面の３箇所にネジにて仮固定した。
【０１１８】
これに対し、従来の第一例では、エタノールを含ませた柔らかい紙片で拭き、ついで残留したエタノール及び紙片のくずなどを除去するために乾燥ガスなどを光学素子１７の光透過面１８に吹き付ける方法とした。
【０１１９】
また、従来の第五例では、アルカリ系の洗浄液５１を入れた洗浄槽５０に光学素子１７を光透過面１８がいかなる固体にも接触しないように洗浄治具に並べて、超音波発生装置５２から超音波５３を発生させて、光学素子１７を洗浄したあと１００℃の乾燥装置にて１時間乾燥させて清掃した。
【０１２０】
上記３種類のサンプルを各１００個作成し、ＣＣＤカメラを用いて４００倍まで拡大したディスプレイモニタで目視にてよごれや付着物が全くないことを確認し、清掃後光透過面１８のキズおよび異物の付着の有無を同じＣＣＤカメラの４００倍のディスプレイモニタで目視にて確認した。
【０１２１】
ここでサンプルに使用した４００個の光学素子は偏光子を用い、その光透過面１８は清掃試験前にキズがないことを確認した上で、粉塵環境に数日間同条件で放置し、光透過面１８は人為的に接触しないようにして、汚染物質を付着させたものを使用した。
【０１２２】
サンプル一個毎に、光透過面１８に１μｍ以上の幅を有するキズ及び１μｍ以上の大きさの異物の付着した数量をカウントし、そのキズ／異物の発生の個数ごとに１００個サンプル中のサンプル数量を表１に記載した。
【０１２３】
【表２】
2004126492.tif 000004
【０１２４】
従来の第一例では、キズ／異物１個が５個サンプル、キズ／異物２個が２サンプル、キズ／異物３個が１サンプル、キズ／異物４個が１サンプル発生した。また、従来の第五例ではキズ／異物１個が４サンプル、キズ／異物２個が２サンプル、キズ／異物３個が２サンプルと、キズ／異物４個が１サンプルと従来例では清掃後キズや異物の発生が確認できた。
【０１２５】
これに対し、本発明の方法ではキズや異物は１個も発生しなかった。
【０１２６】
実施例３
次に、光コネクタ１４を２００本作成し、図２に示す本発明のフェルール先端面１６とその近傍のみを洗浄室８に投入して清掃する光部品清掃装置を用いて、光コネクタ１４のフェルール先端面１６のみを清掃したものを１００本、比較例として光コネクタ１４全体を洗浄室に投入したサンプルを１００本準備した。
【０１２７】
その後、フェルール１５を固定して、フェルール後部の光ファイバを引っ張りその破断強度を測定した。その平均値を表３に示す。
【０１２８】
【表３】
2004126492.tif 000005
【０１２９】
以上の結果より、光コネクタ全体を洗浄室に投入したサンプルは破断強度の平均値が０．８９Ｋｇであり、フェルール先端面とその近傍のみを洗浄室に投入したサンプルでは破断荷重の平均値が１．７３Ｋｇとなり、光コネクタ全体を洗浄室に投入したサンプルは明らかに光ファイバ強度が劣化していることがわかる。これは、全体を投入することで接着剤が劣化し、それにより光ファイバの固定強度が劣化したためと考えられる。
【０１３０】
この結果より、光コネクタのように光ファイバが多量の接着剤によって固定されている光部品の清掃は、本発明の請求項６に記載したように、洗浄が必要な部位のみ洗浄室に投入するのが望ましいことがわかった。
【０１３１】
実施例４
次に、光学素子として図６（ｆ）に示すレンズを用いて、本発明の光部品の清掃装置を用いて両面同時に洗浄したサンプルと片面ずつ洗浄したサンプルを各１００個作成し、４００倍の金属顕微鏡にて、ウォーターマークの付着状況を確認した。
【０１３２】
【表４】
2004126492.tif 000006
【０１３３】
その結果を表４に示す。表中の数字は１００個サンプル中のウォーターマークが付着していたものの数をカウントしたものである。
【０１３４】
片面ずつ清掃したサンプルでは先に清掃した面にウォーターマークの発生が１００個中８個見られた。これは許容範囲内ではあるが、両面同時のものにはウォーターマークの発生はなく、両面同時に処理をするのが望ましいことがわかった。
【０１３５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、光部品の光透過面の清掃方法として、炭酸ガスを噴射させて生成した微粉状のドライアイスを前記光透過面およびその近傍のみに吹き付けることにより、光部品の光透過面に傷をつけることなく、該光透過面の汚染物および光透過面から分解放出されて浮遊する微粒子および炭酸ガスに溶解した不純物を迅速に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光コネクタの清掃方法を示す概念図である。
【図２】本発明の光コネクタ清掃装置の洗浄室部分を示す断面図である。
【図３】本発明の光学素子の清掃方法を示す概念図である。
【図４】本発明の光学素子清掃装置の洗浄室部分を示す断面図である。
【図５】光コネクタを示す斜視図である。
【図６】（ａ）〜（ｆ）は光学素子の様々な形状を示す側面図である。
【図７】光学素子が利用された光デバイスの一例の断面図である。
【図８】従来の光コネクタ清掃具の斜視図である。
【図９】従来の光コネクタ清掃具の断面図である。
【図１０】従来の光コネクタ清掃具の斜視図である。
【図１１】従来の光コネクタ清掃具の斜視図である。
【図１２】従来の光コネクタ清掃具の分解斜視図である。
【図１３】従来の光学素子清掃具の断面図である。
【符号の説明】
１：液化炭酸ガス容器
２：蒸発器
３：フィルタ
４：液化器
５：ニードル弁
６：フィルタ
７：ノズル
８：洗浄室
９：電気ヒータ
１０：真空吸引器
１１：気密ラバー
１２：センサ
１３：挿入スリーブ
１４：光コネクタ
１５：フェルール
１６：フェルール先端面
１７：光学素子
１８：光透過面
１９：光学素子固定手段
【図１】
2004126492.tif 000007
【図２】
2004126492.tif 000008
【図３】
2004126492.tif 000009
【図４】
2004126492.tif 000010
【図５】
2004126492.tif 000011
【図６】
2004126492.tif 000012
【図７】
2004126492.tif 000013
【図８】
2004126492.tif 000014
【図９】
2004126492.tif 000015
【図１０】
2004126492.tif 000016
【図１１】
2004126492.tif 000017
【図１２】
2004126492.tif 000018
【図１３】
2004126492.tif 000019