(57)【要約】  切断プロセスにおいて光ファイバをスクライビングするための、携帯可能な、手持ち工具を提供する。スクライビング工具は本体を備え、この本体内には、本体内における軸の周りで本体に対して回転できるように光ファイバを支持する。光ファイバは、支持体によって光ファイバの軸に沿った運動が制限される。アクチュエータは、スクライビングツールに対してファイバ軸に直交するようにファイバを移動させる。アクチュエータは、電圧印加の下で、チューブ内で屈曲してファイバを移動させる圧電アクチュエータであってよく、これはチューブ内に設置される。本実施形態では、スクライビング工具は単一のスクライビングビットを有する。別の実施形態では、ファイバではなくスクライビング工具を作動させ、工具は、同時に光ファイバに対して作動させることができる複数（Ｎ個）のスクライビングビットを有する。
2015531894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
穿孔を画成する本体であって、前記穿孔は前記本体内で光ファイバの一部を支持するよう構成され、前記穿孔は前記光ファイバの一部が回転軸の周りで前記本体に対して回転できるようサイズ決めされる、本体；
前記穿孔内の前記光ファイバの一部の軸方向の運動を制限するための、前記穿孔の端部にある支持体；
前記光ファイバの一部に対して支持されている、少なくとも１つのスクライビングビット；及び
前記光ファイバの一部を前記スクライビングビットに対して移動させるよう構成されたアクチュエータ；
を備える、光ファイバ用スクライビング工具。
【請求項２】
前記本体は、スクライビング領域を含むキャビティを更に画成し、前記スクライビング領域内において、前記光ファイバの一部が前記スクライビングビットでスクライビングされる、請求項１に記載の光ファイバ用スクライビング工具。
【請求項３】
前記アクチュエータは、電気機械式アクチュエータからなる、請求項２に記載の光ファイバ用スクライビング工具。
【請求項４】
前記電気機械式アクチュエータは、圧電アクチュエータからなる、請求項３に記載の光ファイバ用スクライビング工具。
【請求項５】
前記圧電アクチュエータは、前記回転軸と同軸の圧電構造からなる、請求項４に記載の光ファイバ用スクライビング工具。
【請求項６】
前記圧電アクチュエータは、前記回転軸の周りの前記光ファイバの一部の周囲に分布する複数の部分からなる、請求項５に記載の光ファイバ用スクライビング工具。
【請求項７】
前記光ファイバの一部は、前記回転軸に対して実質的に直交する方向に運動できるように、前記圧電アクチュエータによって支持される、請求項６に記載の光ファイバ用スクライビング工具。
【請求項８】
前記圧電アクチュエータは、前記回転軸の周りの前記光ファイバの一部を取り囲む前記キャビティ内に配置された圧電チューブからなる、請求項７に記載の光ファイバ用スクライビング工具。
【請求項９】
前記圧電アクチュエータは、前記圧電チューブを屈曲させることによって前記ファイバを前記スクライビングビットに向かって移動させるよう構成される、請求項８に記載の光ファイバ用スクライビング工具。
【請求項１０】
前記圧電アクチュエータは、前記スクライビングビットを前記回転軸の方向に運動させる、請求項６に記載の光ファイバ用スクライビング工具。
【請求項１１】
前記回転軸の方向に運動できるように前記スクライビングビットを支持する可撓性支持体を更に備える、請求項１０に記載の光ファイバ用スクライビング工具。
【請求項１２】
複数のスクライビングビットが存在し、各前記複数のスクライビングビットは、前記光ファイバの一部に対して支持され、
前記アクチュエータは、前記複数のスクライビングビットを前記回転軸に対して移動させるよう構成される、請求項１１に記載の光ファイバ用スクライビング工具。
【請求項１３】
前記圧電アクチュエータは、前記回転軸の周りの前記光ファイバの一部の周囲に分布する圧電素子からなり、該圧電素子は、前記回転軸に対して径方向に前記スクライビングビットを移動させるよう構成される、請求項１２に記載の光ファイバ用スクライビング工具。
【請求項１４】
前記圧電アクチュエータは、前記回転軸の周りの前記光ファイバの一部の周囲に分布する圧電素子からなり、該圧電素子は、前記回転軸に対して径方向に複数の前記スクライビングビットを移動させるよう構成される、請求項６に記載の光ファイバ用スクライビング工具。
【請求項１５】
前記本体は、前記回転軸の周りで回転できるように前記光ファイバの一部を支持する前記穿孔を画成する少なくとも１つのフェルールを備える、請求項１に記載の光ファイバ用スクライビング工具。
【請求項１６】
前記回転軸は、前記本体の中心と実質的に整列している、請求項２に記載の光ファイバ用スクライビング工具。
【請求項１７】
回転軸の周りで回転できるように光ファイバの一部を支持するステップ；
前記回転軸の周囲に複数のスクライビングビットを配置するステップ；
前記複数のスクライビングビットを作動させて、前記回転軸に対して径方向に移動させ、前記光ファイバに接触させて前記光ファイバをスクライビングするステップ；
を有してなる、光ファイバのスクライビング方法。
【請求項１８】
前記複数のスクライビングビットを、前記径方向に同時に移動させるよう作動させる、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記スクライビングビットを圧電素子によって作動させる、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記スクライビングビットを、前記回転軸の周りに均一な角度間隔で分布させる、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【優先権の主張】
【０００１】
本出願は、２０１２年９月１８日出願の米国仮特許出願第６１／７０２６４４号の優先権を主張するものであり、上記出願全体が本明細書中に記載されているかのように、その全体を参照により援用する。以下に言及する全ての公刊物は、本明細書中にその全体が記載されているかのように、参照により完全に援用される。
【技術分野】
【０００２】
本発明は光ファイバに関し、特に、光ファイバの長さを短縮し、光ファイバに平坦な端部を生成するための光ファイバの切断を支援する工具に関する。
【背景技術】
【０００３】
光ファイバ導波路を介する光信号の伝送には多くの利点があり、その用途は多様である。単一又は複数のファイバ導波路を単に用いて、離れた場所に可視光を伝送できる。複雑な通信システムは、複数の特定の光信号を伝送できる。これらのデバイスは複数のファイバを、その端部同士を接続するようにして連結することを必要とすることがあるが、この連結は光損失の一因ともなる。切断された端部は、平滑かつ欠陥がない状態であるべきである。ファイバの端部にむらがあると、切断された端面（例えば接続又は接合領域）における光の反射及び屈折が、過剰な光損失をもたらし得る。大部分の光ファイバの用途にとって、連結のための準備においてファイバの端部が完全に平坦になるようにファイバを切断することが重要である。光ファイバの端部同士を接続するように光ファイバを配置する場合、光損失を最小化するためには、ファイバの端面が平滑であり、これがファイバの軸に対して垂直な又は特定の角度を有する平面となることが望ましい。つまり、切断されたファイバ端面は単一平面、即ち鏡面品質である必要があり、これにより、取り外し可能なコネクタ、永久接続部及びフォトニックデバイス内でのファイバ間の連結が最適化される。
【０００４】
通信システム、データ処理及びその他の信号送信システムにおける光ファイバの利用が比較的普及し、今なお増加していることにより、十分かつ効率的な相互接合手段に対する需要が発生している。現在、多くの取り外し可能なファイバコネクタは、工場で取り付けられる。光ファイバの取り付けの分野については、後にファイバを連結する際に光損失を最小化できるように光ファイバを適切に切断するための、簡単かつ確実に実装できるプロセスを開発することが特に望まれている。
【０００５】
制御した様式で亀裂成長を伝播させることによって、光ファイバを切断して平坦な端面を生成できる。要するに、光ファイバの切断は、２つの基本的なステップ：（ａ）表面において初期浅溝として機能する環状溝を、ファイバの周縁にスクライビングするステップ；並びに（ｂ）適当な引張応力を印加することにより、亀裂が上記周縁から中心に向かって径方向に、光ファイバを横切って成長するように、亀裂を成長及び伝播させるステップを必要とする。
【０００６】
特許文献１（本発明の譲受人に譲渡されており、その全体が本明細書に参照により援用される）は、ファイバを後に連結する際に光損失を最小化できるように光ファイバを適切に切断して平滑な端部を得るための、簡単かつ確実に実装できるプロセスを開示している。この開示によると、意図した切断位置にスコーリングした光ファイバに軸方向張力を印加する。この時、経時変化様式で軸方向張力を印加することにより、許容可能なレベルのファイバ上の亀裂が、ファイバの切断に妥当な速度で周縁から中心に向かって安定した亀裂成長を生成できるような応力拡大係数を維持する。印加される張力を時間に関して注意深く制御することにより、実質的に一定の応力拡大係数が維持され、亀裂伝播の速度を制御できる。一実施形態では、印加される軸方向張力を、時間及び／又は亀裂成長と共に低下させる。その結果、研磨を必要としない光学品質の表面を備える単一平面が形成されることによって、ファイバ材料内の歪みエネルギが解放される。光学品質が強化された実質的に平坦な光学表面が、光ファイバの切断された端部に形成される。
【０００７】
特許文献１に開示されたプロセス等の光ファイバ切断プロセスを支援するために、表面に初期周縁浅溝を形成するための、効率的で、便利で、かつ信頼できるスクライビング工具を開発する必要があり、上記工具は、現場環境での作業も同様に支援できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／００００９５６Ａ１号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、初期浅溝を光ファイバの周縁表面に効率的に形成して工場での切断作業を支援でき、また同様に現場環境での作業も支援できる、便利で信頼できるスクライビング工具を提供する。本発明のスクライビング工具の設計上の特徴は、現場で容易に取り扱えるよう実装できる、携帯可能な手持ち工具の形態で構成できる。
【００１０】
本発明の一態様によると、スクライビング工具は本体又はハウジングを備え、この本体又はハウジングの内部で、光ファイバを、本体の軸（例えば中心軸）の周りで本体に対して回転できるよう支持する。光ファイバは、支持体によって光ファイバの軸に沿った運動を制限される。アクチュエータは、硬質材料（例えばダイヤモンド、サファイア又はタングステンカーバイド）製のスクライビングビットを、光ファイバの軸に対して実質的に直交させて移動させる。光ファイバの表面に対してスクライビングビットを付勢しながら光ファイバを回転させることにより、光ファイバの周縁の表面に浅溝をスクライビングする。一実施形態では、溝は光ファイバの周縁全体に延在する。別の実施形態では、溝は光ファイバの周縁に部分的に延在してよい。
【００１１】
本発明の別の態様では、アクチュエータは電気機械式アクチュエータであり、電気機械式アクチュエータは、（例えば圧電セラミック（ＰＺＴ）材料で作製された）圧電アクチュエータ、マイクロマシン又はナノマシン等であってよい。これらのアクチュエータは、ファイバ内に亀裂を発生させない延性モードで環状溝を切削することを保証するナノスケールの変位を提供できる。
【００１２】
一実施形態では、アクチュエータは、光ファイバをスクライビングビットに向かって移動させる（即ち、光ファイバの軸がスクライビング工具本体に対して横方向に移動するか、又はファイバがファイバの回転軸に対して直交する方向に移動する）。別の実施形態では、アクチュエータは、スクライビングビットを光ファイバに向かって移動させ、光ファイバの軸は、スクライビング工具本体に対して横方向に移動しないように支持体によって保持される。
【００１３】
一実施形態では、スクライビング工具は単一のスクライビングビットを有し、この場合、光ファイバの表面上に完全な周縁溝を形成するためには、光ファイバを３６０度回転させる必要がある。別の実施形態では、スクライビング工具は、光ファイバに対して同時に適用できる複数（Ｎ個）のスクライビングビットを有し、この場合、光ファイバの表面上に完全な周縁溝を形成するためには、光ファイバは３６０／Ｎ度しか回転させなくてよい。
【００１４】
本発明の本質及び利点並びに好ましい使用態様のより深い理解のために、添付の図面と併せて読まれるものである以下の詳細な説明を参照されたい。以下の図面では、複数の図面を通して、同様の参照番号は同様又は類似の部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態による光ファイバ用スクライビング工具の概略軸方向断面図
【図２】本発明の別の実施形態による光ファイバ用スクライビング工具の概略軸方向断面図
【図３】本発明の更なる実施形態によるスクライビング工具の端部斜視図
【図４】図３のスクライビング工具の別の端部斜視図
【図５】図３のスクライビング工具の正面図
【図６】図５の線６−６に沿った断面図
【図７】本発明の更なる実施形態によるスクライビング工具の端部斜視図
【図８】図７のスクライビング工具の別の端部斜視図
【図９】図８の線９−９に沿った断面図
【図１０】図８の線１０−１０に沿った断面図
【図１１】図１０の線１１−１１に沿った断面図
【図１２】本発明の代替実施形態によるスクライビング工具の部分断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図面を参照する様々な実施形態を参照して、本発明を以下に説明する。本発明の目的を達成するための最適なモードを用いて本発明を説明するが、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、これらの教示に基づいて複数の変形を実施してよいことは、当業者には理解されるであろう。
【００１７】
本発明のスクライビング工具は、切断プロセスに言及して議論する。切断プロセスは、まず光ファイバの外径上において、光ファイバの周縁全体又は周縁の選択的な領域に溝をスコーリリングするか又はスクライビングするステップと、続いてファイバの縦軸に張力を印加してファイバを２つの縦断切片に分割するステップとを含む。スコーリングする際、ファイバを初めに軸方向張力下に保持してもしなくてもよい。スクライビング工具（スコーリング工具と呼ばれる場合もある）によって機械的に擦り傷を生成する。注意深く制御されたスコーリングプロセスは、所望の溝深さの初期表面溝のみを、表面下を損傷せず（即ち、スコーリングされた溝の底面より下に亀裂がないように）生成する；初期溝は、十分な軸方向応力によってファイバを横切る亀裂の伝播が開始される位置を画成する。具体的には、溝のスコーリングは、数十ナノメートルの深さ（典型的には１００ナノメートル未満）を有する初期表面溝を生成するが、ここでスコーリング工具は脆性モードではなく延性モードでファイバの材料を切削し、これによりスコーリングした溝の底部の下の表面下の亀裂を回避する。スコーリングプロセス中の（数十ナノメートル未満の）切削の浅さは、スクライビング工具を精密に適用するか、又は工具をファイバに対して僅かな力で押圧することにより達成できる。
【００１８】
本発明により、上記の考察及び目的を念頭に置いて、適切に亀裂が成長するよう光ファイバを準備するために光ファイバに効率的にスコーリングするための、スクライビング工具を提供する。本発明は、光ファイバの周縁表面に初期浅溝を効率的に形成して、工場での切断作業を支援でき、また同様に現場環境での作業も支援できる、便利で信頼できるスクライビング工具を提供する。本発明のスクライビング工具の設計上の特徴は、現場で容易に取り扱えるよう実装できる、携帯可能な手持ち工具の形態で構成できる。
【００１９】
本発明の一態様によると、スクライビング工具は、本体又はハウジングを備え、この本体又はハウジングの内部で、光ファイバを、本体に対して本体の軸（例えば中心軸）の周りで回転できるよう支持する。光ファイバは、支持体によって光ファイバの軸に沿った運動が制限される。アクチュエータは、硬質材料（例えばダイヤモンド、サファイア又はタングステンカーバイド）製のスクライビングビットを、光ファイバの軸に対して実質的に直交させて移動させる。光ファイバの表面に対してスクライビングビットを付勢しながら光ファイバを回転させることにより、光ファイバの周縁の表面に浅溝をスクライビングする。一実施形態では、溝は光ファイバの周縁全体に延在する。別の実施形態では、溝は光ファイバの周縁に部分的に延在してよい。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態によるスクライビング工具の中心線に沿った断面を概略的に示す。本実施形態では、スクライビング工具１０は、概ね（例えば円形、正方形、矩形、六角形の断面又はその他の幾何学的形状の断面を有する）柱体状の本体１２を備える。光ファイバ２０を支持する穿孔は、例えば本体１２に支持されるフェルールによって本体１２内に画成される。本体１２は、スクライビング領域を含むキャビティを画成する。このキャビティ内で、アクチュエータは、本体１２の側壁１５から張り出したアーム２５によって支持されるスクライビングビット２４に対して運動できるように、光ファイバ２０を支持する。スクライビングビット２４は、ダイヤモンド、サファイア、タングステンカーバイド又は光ファイバのシリカ若しくはガラス材料を切削するのに好適なその他の硬質材料で作製してよい。
【００２１】
本発明の別の態様では、アクチュエータは、電気信号を機械的変位へと変換する電気機械式アクチュエータである。図示した実施形態では、アクチュエータは、柱体状の圧電チューブ２２の形態の（例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電材料製の）圧電アクチュエータであり、その一方の端部は柱体状の本体１２の端壁１３に片持ち支持されている。圧電チューブ２２のもう一方の端部は支持されておらず、本体１２の柱体状の壁１５に対して自由に移動できる。柱体状の壁１５のもう一方の端部は、開放されている（即ち塞がれたりエンドキャップにより覆われたりしていない）。
【００２２】
図１に示すように、光ファイバを支持する穿孔は、光ファイバ２０を支持する２つの柱体状のフェルール１４、１６によって本体１２内に画成される。（本明細書を通して参照するように、光ファイバ２０は、クラッドが保護緩衝材及び被覆層を有さずに露出した、例えば１２５マイクロメートルの直径の裸のファイバを指す。）フェルールは、ジルコニア、金属又はその他の材料で作製してよく、光ファイバを損傷することなく光ファイバ２０が内部で自由に回転できるようにサイズ決めされた平滑な穿孔を有する。具体的には、フェルール１６は、本体１２の端壁１３に固定されて支持される。フェルール１４は、圧電チューブ２２の自由端部のエンドキャップ２３によって固定されて支持される。このフェルール１４は、スクライビングビット２４が光ファイバ２０の周縁にアクセスできるようにするための（例えば機械加工による）開口１８を備える。光ファイバは、支持体によって光ファイバの軸に沿った運動を制限される。これは、フェルール１４、１６の外側端部に設けられた軸方向ロックカラー２７によって達成できる。この軸方向ロックカラー２７は光ファイバに固定され、フェルールに対する光ファイバ２０の軸方向の運動を制限するが、フェルール内での光ファイバ２０の回転運動は妨げない。
【００２３】
圧電アクチュエータが圧電効果を利用して電気信号を機械的変位へと変換することは、公知である。特に、圧電ＰＺＴ材料は、電圧が印加されると電界の方向へ膨張する。圧電チューブ２２に対して、サーボコントローラ２６（圧電チューブ２２の上記側部の膨張を制御する）によって、柱体状の圧電チューブ２２の片側（図１に示す下側）に電圧を印加する。圧電チューブ２２の異なる部分（即ち上側部分及び下側部分）の軸方向差動変位により、コントローラ２６からの制御電圧に応じて圧電チューブ２２の上方に向かう屈曲が発生する。圧電チューブ２２がスクライビングビット２４に向かって屈曲するにつれて、光ファイバ２０の周縁はスクライビングビット２４に接触する。フェルール１４もスクライビングビット２４の圧力に対して光ファイバを支持するための台座の役割をすることが分かる。光ファイバ２０に付与された、光ファイバにスコーリングするためのスクライビングビット２４の力は、圧電チューブ２２の屈曲の程度に依存する。所望の深さの溝をスコーリングするのに適した所望の力を決定でき、この所望の力を得るために、圧電チューブ２２に適切な電圧を印加する。スクライビング工具１０を設置して動作させる前に、光ファイバを用いてスクライビング工具１０を較正できる。
【００２４】
ＰＺＴチューブの制御は、従来技術でよく知られており、本明細書中では詳述しない。なお、柱体状の圧電チューブ２２の片側（即ち、図１に示すように下側部分）にのみ電圧を印加する代わりに、チューブ２２の上側及び／又はその他の側部若しくは部分に電圧（例えば差動電圧）を印加し、それらの部分に軸方向差動変位を発生させ、スクライビングビット２４に向かう圧電チューブ２２の正味の屈曲を得ることができる。更に、２軸以上に沿った屈曲作用について圧電チューブ２２を制御し、シートの内／外、上／下、及び左／右に所望のようにフェルール１４を移動させる屈曲作用を生成してよい。
【００２５】
スクライビングビット２４を光ファイバ２０に対して押圧し、（例えば手動で又は図示していないアクチュエータを用いてロックカラー２７を回転させることによって）光ファイバ２０をフェルール内で手動又は自動で回転させ、スクライビングビット２４が光ファイバ２０の縁部の周囲に環状溝又は周縁溝をスクライビングできるようにする。溝のスコーリングが完了した後、制御電圧を除去するか又は逆電圧を電圧チューブ２２に印加することによってスクライビングビット２４を光ファイバから引き離す。
【００２６】
図１の実施形態では、光ファイバ２０は一般に、アクチュエータ（例えば圧電チューブ２２）内に同軸に支持される。アクチュエータは、圧電チューブ２２の屈曲作用を利用して光ファイバ２０をスクライビングビット２４に向かって移動させる（即ち光ファイバ２０の軸は、本体１２の壁１５に対して側方に移動する）。圧電チューブ２２は、支承及び／又は支持の第２のセットを必要とすることなく、光ファイバ２０の運動に対して支持、案内及び支承を提供する。圧電効果により引き起こされる圧電チューブ２２の異なる部分の軸方向差動変位を利用して正味の屈曲作用を得ることにより、軸方向差動変位によって、スクライビングビット２４の光ファイバ２０上への力の小さな変化を達成できる。従って圧電チューブ２２の屈曲作用は、スクライビングビット２４による光ファイバ２０上への緩やかな押圧を提供する。フェルール１４の変位は、スクライビングビット２４による切削深さの極めて微細な制御を提供するナノメートルレベルの解像度で調節できる。これは、延性モードでの溝の機械加工（典型的には１００ｎｍ未満の切削の深さを求められる）にとって重要である。
【００２７】
図２は、本発明の別の実施形態によるスクライビング工具を概略的に示す。スクライビング工具１０’の本実施形態は、以下に述べる構造を除いて、図１に示す実施形態と類似している。本実施形態では、スクライビング工具１０’の本体１２’は、柱体状の壁１５’と、本体１２’内に画成されたキャビティを完全に密閉する（従って圧電アクチュエータチューブ２２及びスクライビング領域を完全に密閉する）エンドキャップ１３’、１９とを備える。光ファイバ２０を支持する３つのフェルール１４、１６、１７を示す。フェルール１６は、柱体状の本体１２’の一方の端部を（例えばねじ連結により）塞ぐエンドキャップ１３’によって固定されて支持される。追加のフェルール１７は、柱体状の本体１２’の他方の端部を（例えばねじ連結により）塞ぐエンドキャップ１９により固定されて支持される。片持ち式のアームによりスクライビングビット２４を支持する代わりに、柱体状の本体１２’から延在する構造２５’により、可変の取り付け部（例えばねじ式取り付け部）を用いてスクライビングビット２４を支持する。ねじ式取り付け部は、圧電チューブ２２を屈曲させてスクライビング作業を開始する前に、スクライビングビット２４の初期位置又は公称位置を光ファイバ２０の近くに設定するための調整を提供する。これにより、スクライビングビットの摩耗に適応するためのスクライビングビットの周期的な調整又は交換が可能となる。圧電チューブ２２の変位は、図１の実施形態の場合のようにサーボコントローラ２６’により制御される。この実施形態では、コントローラ２６’へのフィードバック信号として圧電チューブ２２の端部における変位を測定する、変位センサ３２を設ける。これは光ファイバ２０の切削深さの所定の制御の下で継続的な調整を提供する。更に、圧電チューブ２２の変位を、光ファイバ２０の回転と同期させてよい。図１の実施形態を、同様の変位センサ及び関連するコントローラを提供するように修正してよい。
【００２８】
上述の実施形態は、単一のスクライビングビットを有するスクライビング工具を示しているが、回転中の光ファイバに順次又は同時に適用できる追加のスクライビングビットを設けることは、十分に本発明の範囲及び精神の範疇である。例えば、図２の実施形態では、２つ以上のスクライビングビット（図示せず）を設けるように更に修正してよく、この２つ以上のスクライビングビットは、光ファイバ軸に対して周囲に分布している（例えば軸に対して対称であるか、又は径方向に等しい角度間隔で均一に分布している）。圧電チューブ２２は、光ファイバに対してスクライビングビットを押圧する様式で、ファイバ軸から径方向に離れて変位するように制御され、各スクライビングビットは光ファイバの周囲の周縁のセグメントにスコーリングする。スクライビング工具の切削深さは、圧電チューブ２２によって制御する。変位センサ３２は、光ファイバの位置及び変位を検知する。図１、２の場合のように単一のスクライビングビットを用いて、光ファイバの表面上に完全な周縁溝を形成するために光ファイバを３６０度回転させなければならない代わりに、本実施形態ではＮ個のスクライビングビットを用いることにより、光ファイバの表面上に完全な周縁溝を形成するために光ファイバを３６０／Ｎ度しか回転させなくてよい。これは、光ファイバの反対の端部をコイルに巻く場合又は別のデバイスに取り付ける場合に極めて有利である。
【００２９】
図３〜６は、本発明の更なる実施形態によるスクライビング工具を概略的に示す。本実施形態は、上述の図１、２（特に図１）の実施形態に対する追加の修正を含む、製品の実装を提示する。換言すると、本実施形態において光ファイバの変位を実装する構造及び作業は、前述の実施形態と極めて類似している。
【００３０】
本実施形態では、スクライビング工具１１０は、本体又はハウジング１１２を備え、この本体又はハウジング１１２は、一方の側部に平坦面１４２を備える略柱体状の壁１１５と、壁１１５の湾曲部分に設けられた複数の開口１４０とを備える。開口１４０は、本体１１２の内部で立ち上がる熱の排気及び本体１１２の内部へのアクセス（例えば電気配線の経路）を提供する。本体１１２は、キャビティを画成し、このキャビティ内で、アクチュエータは、本体１１２の壁１１５から張り出したアーム１２５により支持されるスクライビングビット１２４に対して運動できるように、光ファイバ２０を支持する。図１の実施形態とは異なり、アーム１２５は、止めねじ１４６をロックすることによって、本体の壁１１５の端部に固定されたベースプレート１４４に対して定位置に固定されている。これにより、スクライビング作業前に光ファイバ２０に対するスクライビングビット１２４の初期位置又は公称位置を設定する調整に関して柔軟性が得られる。これはまた、スクライビングビット１２４及び／又はその支持アーム１２５の容易な交換を支援できる。
【００３１】
アクチュエータは、柱体状の圧電チューブ１２２（図１のチューブ２２と同じであってよい）の形態の圧電アクチュエータである。チューブ１２２の一方の端部は、ボルト１５０を用いて柱体状の壁１１５の一方の端部に取り付けられた端壁１１３に片持ち支持されている。チューブ１２２の他方の端部は支持されておらず、本体１１２の柱体状の壁１１５に対して自由に移動できる。柱体状の壁１１５の他方の端部は、開放されている（即ち塞がれたりエンドキャップにより覆われたりしていない）。
【００３２】
図６により良く示すように、２つの柱体状のフェルール１１４、１１６は、光ファイバ２０を支持する。具体的には、フェルール１１６は本体１１２の端壁１１３に固定されて支持される。フェルール１１４は、エンドキャップ１２３によりチューブ１２２の自由端部に固定されて支持される。このフェルール１１４は、スクライビングビット１２４（例えばダイヤモンドビット）が光ファイバ２０の周縁にアクセスできるようにするための、（例えば機械加工による）開口１１８を備える。光ファイバは、支持体により軸方向運動を制限される。これはフェルール１１４、１１６の外側端部に設けられた軸方向ロックカラー１２７Ａ、１２７Ｂによって達成される。この軸方向ロックカラー１２７Ａ、１２７Ｂは、光ファイバ２０をクランプ留めし、フェルールに対する光ファイバ２０の軸方向の運動を制限するが、フェルール内での光ファイバ２０の回転運動は妨げない。本実施形態では、一方の端部にあるロックカラー１２７Ｂは、圧縮ばね１３０によって付勢される。この圧縮ばね１３０は、光ファイバ２０に僅かな張力を印加し、光ファイバ２０を牽引してエンドキャップ１２３に対してカラー１２７Ａを維持する。ばね１３０の付勢の下、カラー１２７Ｂは、端壁１１３から延在するスタブ１４８から僅かに離間して、コイルばね１３０内で自由に回転する。
【００３３】
チューブ２２の片側の膨張を制御するサーボコントローラ２６によって、柱体状のチューブ１２２の片側（図１に示す下側）に電圧を印加する。チューブ１２２の異なる部分（即ち上側部分及び下側部分）の軸方向差動変位により、図１の場合と同様に、コントローラ１２６からの制御電圧に応じて、チューブ１２２の上方に向かう屈曲を発生させる。スクライビング工具は、図２の場合と同様の様式で、光ファイバ２０の縁部の周囲に溝をスコーリングするために使用される（ここでは繰り返して記述しない）。なお、ユーザは（手動で又は図示していないアクチュエータを用いて）カラー１２７Ａ、１２７Ｂを回転させることによって、光ファイバ２０を回転させる。平坦面１４２は有用な基準面を提供し、カラー１２７Ａ、１２７Ｂを回転させた場合に本体１１２はこの基準面に対して回転しない。例えば、カラー１２７Ａ、１２７Ｂを回した時に、平坦面１４２は、作業台又は外側ブラケット等（図示せず）の支持面上に配置される。
【００３４】
更なる実施形態では、アクチュエータは、光ファイバをスクライビングビットに向かって移動させる代わりに、スクライビングビットを光ファイバに向かって移動させる。ここで光ファイバの軸は、スクライビング工具本体に対して横方向に移動しないように支持体により保持される。
【００３５】
図７〜１１は、このような更なる実施形態によるスクライビング工具を示す。図７、８はスクライビング工具２１０の外観の斜視図である。この実施形態では、光ファイバ２０に適用される３つのスクライビングビット（即ちＮ＝３）が存在する。図９は、図８の線９−９に沿った断面図である。図１０は、図８の線１０−１０に沿った断面図である。図１１は、図１０の線１１−１１に沿った断面図である。
【００３６】
スクライビング工具２１０は、略柱体状の本体２１２及び本体の一方の端部に取り付けられたカラー２５０を有する。本体２１２は、小さなファイバスクライビング領域２６０が本体内に画成された概ね中実の内部と、スクライビング領域２６０を通して光ファイバ２０を支持する、軸に沿った穿孔とを有する。穿孔２１１を有する本体２１２は本質的に、スクライビング領域２６０を通して光ファイバの長さを支持するフェルールとして機能する。光ファイバ２０は、支持体によって軸に沿った運動を制限される。これは、本体２１２の外部端部に設けられる（点線で概略的に示される）軸方向ロックカラー２２７によって達成される。この軸方向ロックカラー２２７は、先行の実施形態のカラー２７又は１２７と同様の構造を有してよい。カラー２２７は光ファイバ２０に固定され（例えば光ファイバ２０上にクランプ留めされ）、フェルールに対する光ファイバ２０の軸方向の運動を制限するが、フェルール内の光ファイバ２０の回転運動は妨げない。カラー２２７を回すことによってファイバを回転させてよい。
【００３７】
スクライビング領域は、柱体状の本体２１２の側部に対して開口された３つのチャネル２７０を有し、この３つのチャネル２７０により、アーム２２５の先端に支持されているスクライビングビット２２４によるアクセスが可能となる。アームの自由な運動を可能にするために、各アームとチャネル２７０の壁との間に十分なクリアランスが設けられている。チャネル２７０は、スクライビング領域から径方向に等しい角度間隔で延在し、アーム２２５を受承する。
【００３８】
本実施形態では、スクライビングビット２２４と同数の可撓性支持体２５１が存在し、これらは柱体状の本体２１２の外部に取り付けられている。可撓性支持体は、本体２１２の周縁に対して径方向に等しい角度間隔で分布している。図示した実施形態では、各可撓性支持体２５１は、２つの片持ち式可撓性薄型プレート２５２を備え、これらはブロック２５３により分離されており、この上にクランプ留めされる。可撓性支持体２５１は、固定具２５４によって本体２１２に取り付けられる。可撓性支持体２５１のチャネル２７０に近い端部において、プレート２５２間にＵ字型ヨーク２５６を取り付ける。ヨーク２５６は、アーム２２５を受承する切り欠き部２７１（Ｕ字型ヨーク内の開口を画成する）を有する。アーム２２５は、止めねじ２５７によってヨークに固定される。これにより、アクチュエータを作動させてスクライビング作業を実施する前の、光ファイバ２０に対するスクライビングビット２２４の初期（又は公称）位置の調整及び固定に関して柔軟性が得られる。図示した実施形態では、全ての可撓性支持体２５１は同一である。
【００３９】
カラー２５０は、柱体状のベース２６３及びそこから延在するフィンガ２６２を有する。スクライビングビット２２４／アーム２２５と同数のフィンガ２６２が存在する。柱体状のベース２６３は、本体２１２の部分２６４を露出させた状態で、柱体状の本体２１２を覆うように挿入される。しかしながら、ベース２６３及び／又は本体２１２は、部分２６４がベース２６３によって露出しないようにサイズ決めしてよい。各フィンガ２６２は、チャンネル２７０／アーム２２５の端部を覆うように延在する（即ちフィンガ２６２は、チャネル２７０／アーム２２５の軸に沿って位置決めされる）。
【００４０】
図示した実施形態では、スクライビングビット２２４を光ファイバ２０に対して変位させるためのアクチュエータは、フィンガ２６２とアーム２２５の端部との間に支持される。具体的には、本実施形態では、各フィンガ２６２におけるアクチュエータは、電気入力を有するよう構成された圧電素子２８０の形態であり、上記電気入力は具体的には図示されていないが、図１０にはコントローラ２２６まで続く点線２７７によって概略的に示されている。圧電素子２８０は、支持フィンガ２６２に対して伸長／収縮し、少なくともアーム２２５の軸の方向にアームを変位させて、光ファイバ２０に対して押圧するか又は光ファイバ２０から引き離す。スクライビングビット２２４は、圧電素子２８０によって作動され、光ファイバ２０又は回転軸に対して径方向に移動する。
【００４１】
スクライビング作業は、アーム２２５／スクライビングビット２２４について、圧電素子の変位を適切に制御することによって実施される。穿孔の端部においてファイバにクランプ留めされたカラー２２７を回すことによって、光ファイバ２０を回転させる。
【００４２】
図面には示していないが、現場でのスクライビング工具の取り扱いを簡単にするため、本体２１２の外側の構造のいくつか（例えば可撓性支持体２５１）を保護するために好適なカバーを設けてよい。
【００４３】
一実施形態では、光ファイバ２０は一般に、光ファイバ２０の軸の周りに位置するアクチュエータ（例えば圧電素子２８０）のリング内に同軸に支持される。光ファイバ２０の回転軸は、スクライビング工具２１０の本体２１２の全体の中心（例えば重心、質量中心、図心、幾何学的中心）と実質的に整列している。本明細書中で言及するように、「実質的に整列した」は、スピン軸と中心の１つとの整列が、本体２１２の特性直径の０〜２５％、又は０〜１５％、又は０〜１０％、又は０〜５％の範囲内であることを意味する。これによりスクライビングがより安定し、本体がファイバ周りで回転する際の本体のブレ（これはファイバの意図しない破損を引き起こし得る）が防止されるため、光ファイバ２０に対する本体２１２の回転（例えばファイバ２０を静止した状態に保持して本体２１２を回転させる）が容易となる。更にスクライビング工具２１０の本体２１２を、実質的に軸対称であるという構造的特徴を備えるように構成することにより、重量分布をより安定させて本体の回転を支援できる。これは、スクライビング工具２１０を手持ち工具として実装した場合、現場でのその取扱いをより簡単にする。上述の整列要件を実装した同様の設計考察及び構造的構造を、代替実施形態として、図１〜６を参照して上述の先行する実施形態に適用できる。
【００４４】
上述の本発明のスクライビング工具の複数のスクライビングビットの実施形態では、スクライビング工具は、光ファイバに対して同時に適用できる複数（Ｎ個）のスクライビングビットを有する。この場合、光ファイバの表面上に完全な周縁溝を形成するためには、光ファイバを３６０／Ｎ度しか回転させなくてよい。これにより、ファイバ及び工具を回転させなければならない相対角度を低減する。これは、長いケーブルを複数回又は３６０度さえ簡単に回転させることができないような現場での末端処理にとって極めて有益である。
【００４５】
ヨーク２５６を有する各可撓性支持体２５１は、ファイバ軸に対して平行な方向に及びチャネル２７０内の直交する方向に、アーム２２５の初期整列を設定するための調整を支援するための、かつアーム２２５の上記設定された整列を維持するための、並びにスクライビングビット２２４を支持するアーム２２５の公称位置を設定するためにアームを支持するための、フロート構造を提供することが分かるであろう。本質的には、可撓性支持体２５１は、支持されるアーム２２５用の可撓性又はばね性支承を提供する。可撓性支持体２５１を用いない場合、アーム２２５の横方向及び縦方向の整列は、圧電素子２８０の支持体に完全に左右されることになり、ここでアーム２２５は圧電素子２８０を介してフィンガから張り出しているため、組立体の構造的完全性を得るのが困難になり得る。圧電素子２８０が光ファイバ２０に向かってアームを変位させる際に、圧電素子２８０の伸長は、フィンガ２６２の後退支持及び可撓性支持体２５１の付勢に対して作用する。圧電素子が退縮すると、ばね支持体２５１も光ファイバ２０からアーム２２５を引き離すのを支援する。
【００４６】
スクライビングは、フェルール１１４、１１６の外側端部に設けられた軸方向ロックカラー１２７Ａ、１２７Ｂによって達成される。これらのカラーは、光ファイバ２０をクランプ留めして、フェルールに対する光ファイバ２０の軸方向の運動を制限するが、フェルール内での光ファイバ２０の回転運動は妨げない。
【００４７】
図１２は、図１１（図示しないが本体２１２の部分２６４を備える）と比較して同じ部分に沿った同じ部分断面図であり、先行の実施形態のカラー２５０を省略することができる代替実施形態を示す。本実施形態では、アーム２２５の端部に圧電素子を設ける代わりに、圧電材料でヨーク２５６’を作製する。従って、ヨーク２５６’は整列用の支持、並びに光ファイバ２０をスクライビングするためのアーム２２５の作動を提供する。その他の全ての構造は、先行の実施形態と同様である。
【００４８】
図示していない更なる実施形態では、可撓性支持体のばねプレートの数は、図示したものよりも多くても少なくてもよい。例えば、支持体に単一のばねプレート２５２が存在してよく、ブロック２５３の上側又は下側上に張り出してよく、又は２つのブロック（図示せず）の中間に存在してよい。
【００４９】
好適な実施形態を参照して本発明を具体的に図示し、説明してきたが、本発明の精神、範囲、及び教示から逸脱することなく、形態及び詳細に様々な変更を行ってよいことは、当該技術者には理解されるであろう。従って、開示された発明は、単なる例示と見做されるべきものであり、添付の請求項において特定される範囲のみに限定されるものとする。
【符号の説明】
【００５０】
１０、１０’、１１０、２１０  スクライビング工具
１２、１２’、１１２、２１２  本体、ハウジング
１３、１１３  端壁
１３’、１９、１２３  エンドキャップ
１４、１６、１７、１１４、１１６  フェルール
１８、１４０、１１８  開口
１５、１５’、１１５  壁
２０  光ファイバ
２２、１２２  圧電チューブ
２４、１２４、２２４  スクライビングビット
２５、１２５、２２５  アーム
２５’  構造
２６、１２６、２２６  コントローラ
２６、２６’  サーボコントローラ
２７、１２７Ａ、１２７Ｂ、２２７  カラー
３２  変位センサ
１３０  ばね
１４４  ベースプレート
１４６、２５７  止めねじ
１４７  平坦面
１４８  スタブ
２１１  穿孔
２５０  カラー
２５１  支持体
２５２  プレート
２５３  ブロック
２５４  固定具
２５６、２５６’  ヨーク
２６０  スクライビング領域
２６２  フィンガ
２６３  ベース
２６４  露出部分
２７０  チャネル
２７１  切り欠き部
２８０  圧電素子
【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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【図９】
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【図１０】
2015531894.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2015531894.tif 000014
【国際調査報告】
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2015531894.tif 000016
2015531894.tif 000017
2015531894.tif 000018
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