(57)【要約】【課題】  光ファイバの先端部を簡単かつ経済的に円錐形状に加工することができる光ファイバ先端の加工方法およびその加工装置を提供する。【解決手段】  加工される光ファイバ先端１１が研磨面２との間に円軌道４を描き、円軌道の中心３を通り、円軌道を含む面に対し直交する法線６上に光ファイバの回転中心５があるような構成で光ファイバの先端面の外周部を研磨面で研磨して円錐形状に加工する。【選択図】  図１
2005134553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの先端部を研磨面上に斜めに当接し、公転させて研磨するようにした加工方法であって、上記公転の円軌道の中心軸上に上記光ファイバの回転中心があることを特徴とする光ファイバの先端部の加工方法。
【請求項２】
上記光ファイバの先端部を上記公転方向と反対方向に自転を行いながら研磨することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの先端部の加工方法。
【請求項３】
上記光ファイバの先端部を研磨する研磨面と、上記光ファイバを上記研磨面に対して斜めに保持するホルダと、上記先端部を公転させ、該公転の円軌道の中心軸上に上記光ファイバの回転中心があるようにする制御機構と駆動機構を有することを特徴とする光ファイバの先端部の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの先端部を円錐状にテーパ加工する方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光コネクタの高集積化のため、従来のようなコネクターハウジングを用いず、光ファイバー素線そのもの同士を突き合わせ接合する技術が要求されている。その時に機械的に劈開させた光ファイバー端面どうしを突き合わせた場合、劈開時に光ファイバー端面に発生するバリのために良好な接合が得られない場合が発生する。
【０００３】
バリを取り除くその手段は、光ファイバ先端のバリのある部分だけを選択的に除去することも考えられるが、非常に細かい作業であり、かえって時間と手間を要してしまうため、実際には機械加工により、光ファイバ先端の外周部が円錐形状なるように一様に面取り部を形成する方法が取られている。
【０００４】
また、レーザモジュールの結合用部品として用いられる先球ファイバは、先端部が円錐テーパ状になっており、更に先端にはレンズ効果を持たせるため先球形状としているが、上記形状を作製する場合、さらに先端を放電加工や火炎トーチなどで加熱溶融し先端を円錐テーパ状の先球加工とする方法が用いられている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、光ファイバの先端部を円錐形状に機械加工する方法としては、図５（ａ）および（ｂ）に示すように光ファイバ１をホルダ９で支持し、研磨板１０の研磨面２に対して傾いた状態で光ファイバ１の先端部１１を接触させ、研磨板１０を回転させるとともに光ファイバ１を支持しているホルダ９を回転させ光ファイバ１を自転させる事により、光ファイバ先端１１の外周部を面取し、円錐テーパ部２２を作成している。
【０００６】
上述した従来の方法において、面取りする光ファイバが長尺の場合や、面取りする先端部と反対側に光モジュールなどが取り付けられている場合、光ファイバを一定の方向に多数回自転させることが難しく、実施するためには装置が大掛かり且つ複雑になる。
【０００７】
この問題を改善する方法として、光ファイバ１自体は自転させる事無く、ホルダ９から光ファイバ１の先端部１１までの距離よりもホルダ９の先端部２１から研磨面２までの距離が短くなるように光ファイバ１をホルダ９に固定して光ファイバ１の先端部１１を研磨面２に接触させ、光ファイバ１を撓ませた状態で光ファイバ１と研磨面２の相対的運動が研磨面に平行な円軌道となるようにホルダ９を動作させ研磨させる事が記載されている（特許文献２参照）。
【０００８】
更には、複数の光ファイバ１の先端部１１を一括して加工する場合の作業性を考慮し、光ファイバ固定部を静止させ、該ファイバ固定部に対して研磨面を公転させる加工装置の構造の提案もされている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特表２００２−５２９７８５号公報
【特許文献２】特開平１０−１２３３３９号公報
【特許文献３】特開２０００−１７６８１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記改善された従来方法の原理は、光ファイバ１を研磨面２に押しつける事により、光ファイバ１を撓ませ研磨面２に対する接触角を作り、円錐形状の角度を形成する事になるが、研磨中の光ファイバ１は常に湾曲した状態で研磨面に押しつけられており、光ファイバ１はすりこぎ運動をする事になる。
【００１０】
このため、光ファイバ１には曲げやとねじりの方向に破断応力が常に加わり光ファイバの破断が生じやすい。光ファイバ１の円錐テーパ部２２の角度θを小さくするためには、光ファイバ１の撓み量Ｌ２を大きくし角度θを小さくする方法によるが、撓み量Ｌ２をあまり大きくすると、光ファイバが撓みに耐えられず破断してしまうため、円錐テーパ部２２の角度形成には、限界があった。
【００１１】
ここで撓み量Ｌ２はＬ２＝光ファイバ突き出し量（光ファイバ１の先端部１１から、ホルダ９の先端部２１までの距離）の垂直成分−ホルダ高さ（ホルダ９の先端部２１と研磨面２との間の高さ）によって定義する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記に鑑みて本発明は、光ファイバの先端部を研磨面上に斜めに当接し、公転させて研磨するようにした加工方法であって、上記公転の円軌道の中心軸上に上記光ファイバの回転中心があることを特徴とするものである。
【００１３】
また、上記光ファイバの先端部を上記公転方向と反対方向に自転を行いながら研磨することを特徴とするものである。
【００１４】
上記光ファイバの先端部を研磨する研磨面と、上記光ファイバを上記研磨面に対して斜めに保持するホルダと、上記先端部を公転させ、該公転の円軌道の中心軸上に上記光ファイバの回転中心があるようにする制御機構と駆動機構を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の構成によれば、光ファイバの円錐テーパ部２２の角度は、あらかじめ研磨面に対して設置した光ファイバの設置角度によって形成されるため、光ファイバに加工する円錐部の角度は、光ファイバの設置角度を適切に選択する事により、ほぼ０度から９０度までの間で任意に選択する事が可能となる。
【００１６】
この時光ファイバを押しつけ、撓み量を大きくする必要がないため、光ファイバが撓みに耐えられず破断してしまう事が無くなる。
【００１７】
また、加工時に光ファイバに加わる歪応力を殆ど加える事無く加工が可能となる。
【００１８】
また、加工される光ファイバ先端は研磨面との間に描く円軌道の円周方向と反対方向に光ファイバ軸方向に対し自転を行いながら研磨する事を特徴とすることにより、より外周研磨量の均一な光ファイバ先端の加工が可能となる。
【００１９】
研磨加工する場合に光ファイバ自身の軸周り方向の回転は行わずに固定して研磨する事は可能であるが、光ファイバの軸周りに円軌道の周回方向と逆方向に回転させる事により、研磨面の面状態の、不均一性の影響を低減できるため、外周部の研磨量がより均一になり、偏芯の少ない研磨が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、本発明による光ファイバの先端部の加工方法の原理をしめす図である。
【００２２】
光ファイバ１は、研磨面２に対して当接させ、角度θを持って斜めに配置されている。
【００２３】
この時の光ファイバ１には、回転中心５を支点として歳差運動をするようにする。
【００２４】
光ファイバ１の先端部１１は研磨加工時に研磨面２の上に円軌道４を描く。研磨面２の円軌道４が作る中心３を通り、研磨面２の法線６上に光ファイバ１の回転中心５が存在する構成になる。光ファイバ１の回転中心５よりも上部にある部分の光ファイバ上部回転軌道７の回転方向は、光ファイバ１の先端部１１が描く研磨面２の円軌道４の回転方向と同じ方向に回転する事になる。光ファイバ１の軸中心８の周りには自転させずに一定方向に固定しておいた状態で光ファイバ１の先端部１１を研磨面２の円軌道４上で運動させる。
【００２５】
光ファイバ１の先端部１１の研磨される方向は光ファイバ１の先端部１１の外周方向に沿った方向に研磨され、研磨面２の円軌道４上を一周する間に光ファイバ１の先端部１１の外周全体が一回研磨される事になる。この回転運動を繰り返す事により、所望の円錐形状に研磨する事ができる。
【００２６】
光ファイバ１に形成する円錐テーパ部２２の角度θは、光ファイバ１を研磨面２に当接させる時の角度θを調節する事により容易に選択する事が出来、従来のように光ファイバ１を撓ませた状態で加工する必要が無いため、光ファイバ１にはねじりや曲げの応力が加わる事が無く、光ファイバの破断が生じ難くなる。
【００２７】
また、従来方法においては光ファイバ１を撓ませる量には限界があったため、円錐テーパ部２２の角度θの小さな形状は作成するのが困難であったが、本発明の加工方式によれば、光ファイバ１を研磨面２に当接させる角度θを小さくする事で容易となる。
【００２８】
光ファイバ１の軸中心８の周りの自転は本発明による加工方法を実施する上での必要条件では無いが、光ファイバ１の自転運動を加える事でより加工性を安定させる事が可能になる。この時、光ファイバ１の自転方向は、光ファイバ１の先端部１１が円周軌道４上を進行する方向と反対方向に回転する事が望ましい。
【００２９】
また、研磨加工する場合に光ファイバ自身の自転は行わずに固定して研磨するその場合、光ファイバ１の先端部１１は、研磨面２の円軌道４を一周する間に光ファイバ先端１１の外周をちょうど一周研磨することになる。
【００３０】
従って光ファイバ１の先端部１１の個々の全周は、常に研磨面の1箇所の同じ位置で研磨される事になる。この時、研磨面２の研磨砥粒の消耗の状態が必ずしも常に一定の状態にあるとは限らず、研磨面２の円軌道４上に有る研磨面２のある特定の場所だけ他の場所に比較して消耗が進行してしまっていた場合には、その位置によって研磨される光ファイバ１の先端部１１の外周部だけ、研磨される量が少なくなってしまい、結果的に偏芯した円錐形状になってしまう場合がある。
【００３１】
円錐形状の偏芯量の小さな加工をする場合には、上記光ファイバ１の先端部１１の外周部と研磨面２の位置との関係を無くすような処置をする必要がある。具体的な手段としては、光ファイバ１の軸周りに自転や半回転の反復運動を与えれば、光ファイバ１の先端部１１の外周が、常に研磨面２の同じ位置で研磨される状態を無くす事が可能になり、その結果研磨面２の不均一性の影響を低減できるため、外周の研磨量がより均一で、偏芯の少ない加工が出来る事になる。光ファイバ１を公転と逆方向に自転させる場合が光ファイバ１の先端部１１と研磨面２との回転運動の相対速度が大きくなるので研磨時間も短縮化され、最も効果的である。
【００３２】
上記実施の形態においては研磨面２の形状は平面状の研磨面２を用いて述べてきたが、本発明の加工方式の原理は、光ファイバ１が任意の角度で研磨面２に配置され、光ファイバ１の先端部１１が研磨面２上に当接して公転し、公転の円軌道４の法線６上に上記光ファイバの回転中心５があれば良く、研磨板の形状はこれに限定されない。
【００３３】
例えば図２に示すような円筒状の研磨面２を用いても本発明の加工方法は実現される。
【００３４】
この場合、円筒状の研磨面２の円筒中心軸は研磨面２の円軌道４の中心３を通る法線６に一致させる必要がある。
【００３５】
図３および図４には、本発明による加工方法の原理を実施するための加工装置を示す。
【００３６】
図３の（ａ）は加工装置の上面図、（ｂ）は中央横断面図を示す。
【００３７】
駆動部１７に連結した駆動伝達部１８を介し光ファイバ回転板１２が連結されており、駆動部１７に連動して、光ファイバ回転板１２が回転支持板中心軸１６を中心として回転運動をする構成になっている。
【００３８】
光ファイバ回転板１２は回転板支持板２０と回転板押さえ部１９によって固定されている。
【００３９】
光ファイバ回転板１２の中心から所定の距離Ｌ離れた位置にホルダ挿入穴１４が空けられている。
【００４０】
光ファイバ回転板１２の下には、光ファイバ回転中心支持板１３が設置されている。光ファイバ回転中心支持板１３の中心には、回転支持板中心軸１６を中心としてホルダ挿入穴１５が空けられている。光ファイバ１をセットしたホルダ９は、上部からホルダ挿入穴１５およびホルダ挿入穴１４を貫通し、光ファイバ１の先端部１１が研磨板１０に当接するよう設置される。
【００４１】
図４の（ａ）は加工装置に光ファイバ１をセットしたホルダ９が装着された上面図、（ｂ）は中央横断面図を示す。
【００４２】
駆動部１７を駆動させる事により、光ファイバ回転板１２は自転運動をするが、ホルダ挿入穴１４は、回転支持板中心軸１６からずれた位置にあるため、光ファイバ上部回転軌道上を公転運動する。
【００４３】
その結果、加工装置に設置されたホルダ９は、光ファイバ１の回転中心５を支点として歳差運動をする。ホルダ９も光ファイバ１の回転中心５より上部の光ファイバ回転板１２上では、ホルダ挿入穴１４が公転しその軌跡に従い、光ファイバ上部回転軌道７の軌跡を運動する。
【００４４】
同時に光ファイバ１の先端部１１は、光ファイバ研磨板１０上に当接し、研磨面２上に光ファイバ上部回転軌道７と同じ周回方向に円軌道の軌跡を描く運動をする。
【００４５】
公転を繰り返す事により、光ファイバ１の先端部１１は円錐形状に研磨される事が出来る。
【００４６】
光ファイバ１の先端部１１の円錐テーパ部２２の角度θの設定は、研磨板１０に対し、ホルダ９を設置する角度θ’によって設定される。
【００４７】
角度θ’は、ホルダ挿入穴１４と回転支持板中心軸１６との間の距離Ｌ、および、ホルダ挿入穴１５が設置されている光ファイバ回転中心支持板１３と光ファイバ回転板１２との間の高さ方向の距離Ｈによって、原理上任意に決定する事が出来るため、従来方法の光ファイバの撓み量Ｌ２によって円錐テーパ部２２の角度θを設定をする方式に比べ、設定角度の選択範囲を格段に広くする事が可能になった。
【００４８】
具体的な手段としては、光ファイバ回転中心支持板１３の高さや、光ファイバ回転板１２の高さを調整する事も可能であるが、所望の円錐テーパ部２２の角度θを得る角度θ’に合わせて距離Ｌを設定した光ファイバ回転板１２を用意してホルダ挿入穴１４の位置を変える事で容易に設定が出来る。
【００４９】
また、光ファイバ１は、光ファイバ１の先端部１１の近傍までホルダ９によってしっかりとホールドされているため、光ファイバ１自身に加わる撓みによる曲げやねじれによる応力が殆ど加わらなくなるため、加工中の光ファイバ破断の問題が無くなる。
【００５０】
また、上述した本発明の加工装置の例では、光ファイバ１の回転中心５よりも上部にホルダ９を歳差運動させるための機構としての光ファイバ回転板１２を設置したが、光ファイバ回転中心５より下部に歳差運動させるための機構を設けても同様の効果が得られる事は言うまでも無い。
【実施例】
【００５１】
本発明の実施例を説明する。
【００５２】
図４に示す加工装置を用いて光ファイバ１の先端部１１の円錐形状加工を行った。
【００５３】
光ファイバ１は、外径１２５±１μｍ、被覆径２５０μｍのシングルモードファイバを用いた。この時の光ファイバ１の長さは１００ｃｍとした。
【００５４】
ホルダ９は外径６ｍｍ、長さ６０ｍｍのステンレス製の円筒型ホルダを使用した。光ファイバ１の先端部分の被覆除去部を５ｍｍになるようにあらかじめ被覆除去処理をした。
【００５５】
ホルダ９の先端部２１からの光ファイバ１の突き出し量Ｌは６ｍｍとした。
【００５６】
光ファイバ１の当接角度θを３０度になるようなホルダ挿入穴１４位置を持つ光ファイバ回転板１２を用意し、セットした。この時の光ファイバ回転板１２の中心からファイバ挿入穴１４の穴中心までの距離Ｈは４０ｍｍとした。
【００５７】
加工装置の光ファイバ回転板１２の回転速度は回転数６０ｒｐｍとした。研磨板１０の上に貼り付けた研磨シートは、ダイヤ♯４０００番フィルムを用い、加工時間約６０秒で光ファイバの円錐形状角度を確認した結果を表１に示す。
【表１】
2005134553.tif 000003
【００５８】
これにより本発明の実施例では少なくとも角度θ＝３０°±２°（ｎ＝１０）の精度を得ることができ、破断率は０％、、最大偏芯量は１０μｍ以下であった。
【００５９】
これに対して、比較例では角度のばらつきがより大きく、破断率もより高く、最大偏芯量もより大きかった。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明による光ファイバの先端加工方法の原理をしめす模式図である。
【図２】本発明による他の実施の形態をしめす模式図である。
【図３】本発明による加工方法の原理を実施する加工装置を示し、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は同図（ａ）の中央横断面図である。
【図４】本発明による加工方法の原理を実施する加工装置にホルダが設置された状態を示し、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は同図（ａ）の中央横断面図である。
【図５】従来の光ファイバの先端のテーパ加工方法を説明するための図であり、（ａ）は全体構成の斜視図であり、（ｂ）は光ファイバの先端付近の拡大図である。
【符号の説明】
【００６１】
１：光ファイバ
２：研磨面
３：中心
４：円軌道
５：回転中心
６：法線
７：光ファイバ上部回転軌道
８：軸中心
９：ホルダ
１０：研磨板
１１：先端部
１２：光ファイバ回転板
１３：光ファイバ回転中心支持板
１４：ホルダ挿入穴
１５：ホルダ挿入穴
１６：回転支持板中心軸
１７：駆動部
１８：駆動伝達部
１９：回転板押さえ部
２０：回転板支持板
２１：先端部
２２：円錐テーパ部
θ：角度
θ’：角度
Ｌ：ホルダ挿入穴１４と回転支持板中心軸１６との距離
Ｈ：光ファイバ回転中心支持板１３と光ファイバ回転板１２との高さ
【図１】
2005134553.tif 000004
【図２】
2005134553.tif 000005
【図３】
2005134553.tif 000006
【図４】
2005134553.tif 000007
【図５】
2005134553.tif 000008